【題目】如圖所示，邊界PQ以上和MN以下空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為4B，PQ、MN間距離為2d，絕緣板EF、GH厚度不計(jì)，間距為d，板長(zhǎng)略小于PQ、MN間距離，EF、GH之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。有一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的粒子，電量為q，從EF的中點(diǎn)S射出，速度與水平方向成30°角，直接到達(dá)PQ邊界并垂直于邊界射入上部場(chǎng)區(qū)，軌跡如圖所示，以后的運(yùn)動(dòng)過程中與絕緣板相碰時(shí)無能量損失且遵循反射定律，經(jīng)過一段時(shí)間后該粒子能再回到S點(diǎn)。(粒子重力不計(jì)) 求：

(1)粒子從S點(diǎn)出發(fā)的初速度v；

(2)粒子從S點(diǎn)出發(fā)第一次再回到S點(diǎn)的時(shí)間；

(3)若其他條件均不變，EF板不動(dòng)，將GH板從原位置起向右平移，且保證EFGH區(qū)域內(nèi)始終存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，若仍需讓粒子回到S點(diǎn)(回到S點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中與板只碰撞一次)，則GH到EF的垂直距離x應(yīng)滿足什么關(guān)系？(用d來表示x)

【答案】(1)v＝　(2)　(3)x＝(3n＋1)d，(n＝0,1,2…)或x＝3nd，(n＝0,1,2…)。

【解析】試題分析：（1），且s為中點(diǎn)，，

，，

（2） 如圖，粒子應(yīng)從G點(diǎn)進(jìn)入PQ的磁場(chǎng)，

在4B場(chǎng)內(nèi)，，

做半圓，并垂直PQ再由E點(diǎn)回到B場(chǎng)區(qū)

由對(duì)稱性，粒子將打到GH中點(diǎn)并反彈，再次回到S點(diǎn)的軌跡如上圖

粒子在B場(chǎng)中時(shí)間

粒子在4B場(chǎng)中時(shí)間

（3）如圖所示，由粒子運(yùn)行的周期性以及與板碰撞遵循反射定律，有如下結(jié)果：

或

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】長(zhǎng)度為20cm柱狀透明工藝品由折射率為的材料構(gòu)成，其橫截面AOB形狀如圖所示，側(cè)邊AO、BO邊長(zhǎng)均為3cm，夾角為，底邊AB為半徑為R的一段圓弧，其對(duì)應(yīng)的圓心角也為。單色平行光束沿與OA面成角的方向斜向下射向整個(gè)OA側(cè)面，折射進(jìn)入該柱狀介質(zhì)內(nèi)，求：

①光線射到OA面時(shí)折射角的大��；

②從下部觀察，AB所在底面透光的面積(二次反射光線很微弱，忽略不計(jì))。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一個(gè)絕熱的氣缸豎直放置，內(nèi)有一個(gè)絕熱且光滑的活塞，中間有一個(gè)固定的導(dǎo)熱性良好的隔板，隔板將氣缸分成兩部分，分別密封著兩部分理想氣體A和B�；钊馁|(zhì)量為m，橫截面積為S，與隔板相距h。現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體，當(dāng)A氣體吸收熱量Q時(shí)，活塞上升了h，此時(shí)氣體的溫度為T1。已知大氣壓強(qiáng)為P0，重力加速度為g。

①加熱過程中，若A氣體內(nèi)能增加了，求B氣體內(nèi)能增加量

②現(xiàn)停止對(duì)氣體加熱，同時(shí)在活塞上緩慢添加砂粒，當(dāng)活塞恰好回到原來的位置時(shí)A氣體的溫度為T2。求此時(shí)添加砂粒的總質(zhì)量。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，光滑水平面上一正方形金屬框，邊長(zhǎng)為L，質(zhì)量為m，總電阻為R勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于水平面向里，磁場(chǎng)寬度為3L，金屬框在拉力作用下向右以速度v0勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，并保持v0勻速直線到達(dá)磁場(chǎng)右邊界，速度方向始終與磁場(chǎng)邊界垂直。當(dāng)金屬框cd邊到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如圖乙所示的規(guī)律變化。

(1)金屬框從進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊到達(dá)磁場(chǎng)右邊界的過程中，求通過回路的焦耳熱Q及拉力對(duì)金屬框做功W;

(2)金屬框cd選到達(dá)磁場(chǎng)右邊界后，若無拉力作用且金屬框能穿出磁場(chǎng)，求金屬框離開磁場(chǎng)右邊界過程中通過回路的電荷量g及穿出后的速度v10。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。以下判斷正確的是(　　)

A. 電流表的示數(shù)為10 A

B. 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50π rad/s

C. 0.01 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

D. 0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】據(jù)報(bào)道,美國國家航空航天局(NASA)首次在太陽系外發(fā)現(xiàn)“類地”行星Kepler186f.若宇航員乘坐宇宙飛船到達(dá)該行星,進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)：該行星自轉(zhuǎn)周期為T;宇航員在該行星“北極”距該行星地面附近h處自由釋放一個(gè)小球(引力視為恒力),落地時(shí)間為t.已知該行星半徑為R,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是()

A. 該行星的第一宇宙速度為

B. 該行星的平均密度為

C. 如果該行星存在一顆同步衛(wèi)星,其距行星表面高度為

D. 宇宙飛船繞該星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期小于

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示傾角為370的斜面上，有一質(zhì)量為1.5千克的木板A，在木板A的頂端放有質(zhì)量為4.5千克的木塊B，木板A右端距離斜面末端1m處的D處有一物C,木板A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.2,木塊B與木板A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1。斜面的末端D處有一半徑r=0.125米的光滑圓弧軌道，與斜面相切于D點(diǎn)，軌道的末端為最高點(diǎn)E。某時(shí)刻起,從靜止開始釋放木塊B與木板A，木板A與物塊C發(fā)生彈性碰撞后,木板被彈回。（此時(shí)木塊B扔在木板A上），而物塊C最終從圓弧軌道滑下回到碰撞點(diǎn)，重力加速度g=10m/s2求：

（1）物塊C的質(zhì)量的取值范圍

（2）若木板的反彈速度為1.48m/s，且木塊B滑離木板時(shí)，木板速度恰好為零，（此時(shí)木板仍在斜面上），試確定物塊C離開圓弧形軌道的位置及木板的長(zhǎng)度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)的U型金屬框架放置在傾角θ=37°的絕緣斜面上，該裝置處于垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T。質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=0.3Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在框架上，與框架接觸良好，從靜止開始沿框架無摩擦地下滑�？蚣艿馁|(zhì)量M=0.4kg、寬度l=0.5m，框架與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.7，與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。(g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)

(1)若框架固定，求導(dǎo)體棒的最大速度vm；

(2)若框架固定，導(dǎo)體棒從靜止開始下滑6m時(shí)速度v1=4m/s，求此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q及流過導(dǎo)體棒的電量q；

(3)若框架不固定，求當(dāng)框架剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒的速度大小v2。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個(gè)邊長(zhǎng)為L的正方形導(dǎo)線框在傾角為θ的光滑固定斜面上由靜止開始沿斜面下滑，隨后進(jìn)入虛線下方方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。如圖所示，磁場(chǎng)的上邊界線水平，線框的下邊ab邊始終水平，斜面以及下方的磁場(chǎng)往下方延伸到足夠遠(yuǎn)。下列推理、判斷正確的是

A. 線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程b點(diǎn)的電勢(shì)比a點(diǎn)高

B. 線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程一定是減速運(yùn)動(dòng)

C. 線框中產(chǎn)生的焦耳熱一定等于線框減少的機(jī)械能

D. 線框從不同高度下滑時(shí)，進(jìn)入磁場(chǎng)過程中通過線框?qū)Ь�橫截面的電量一樣

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