如圖所示，MN為紙面內(nèi)豎直放置的擋板，P、D是紙面內(nèi)水平方向上的兩點(diǎn)，兩點(diǎn)距離PD為L，D點(diǎn)距擋板的距離DQ為L/π．一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在紙面內(nèi)從P點(diǎn)開始以v0的水平初速度向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后在MN左側(cè)空間加上垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場維持一段時(shí)間后撤除，隨后粒子再次通過D點(diǎn)且速度方向豎直向下．已知擋板足夠長，MN左側(cè)空間磁場分布范圍足夠大．粒子的重力不計(jì)．求：

（1）粒子在加上磁場前運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；

（2）滿足題設(shè)條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值及B最小時(shí)磁場維持的時(shí)間t0的值．


【解析】：（1）微粒從P點(diǎn)至第二次通過D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示                 

由圖可知在加上磁場前瞬間微粒在F點(diǎn)（圓和PQ的切點(diǎn)）．

在t時(shí)間內(nèi)微粒從P點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)，t= PF/v0     ①   

由幾何關(guān)系可知：     PF=L＋R        ② 

又                  R=m v0/qB        ③

由①②③式可得：      t=L/v0+m/qB

（2）微粒在磁場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由②式可知：當(dāng)R最大時(shí)，B最小，在微粒不飛出磁場的情況下，R最大時(shí)有：

                        DQ=2R ，

即 L/π＝2R           

可得B的最小值為：        Bmin=2πmv0 /qL        

微粒在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，故有t0=（n＋3/4）T ，n＝0，1，2，3，                   

又：T=2πm/qB               

即可得：   t0=（n＋3/4）L/v0   ,( n＝0，1，2，3，…… )   


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，兩根通電長直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中的電流強(qiáng)度分別為I和2I，此時(shí)a受到的磁場力為F，若以該磁場力的方向?yàn)檎�，則b受到的磁場力為________；a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長直導(dǎo)線c后，a受到的磁場力大小變?yōu)?F，則此時(shí)b受到的磁場力為___________。

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科目：高中物理 來源： 題型：


利用水流和太陽能發(fā)電，可以為人類提供清潔能源。水的密度ρ=1.0×103kg/m3，太陽光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率P0 =1.0×103W/m2，地球表面的重力加速度取g=10m/s2。

（1）三峽水電站發(fā)電機(jī)輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW，要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5%，求輸電線總電阻的最大值；

（2）發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上（軌道半徑約為地球半徑的6.6≈倍）利用太陽能發(fā)電，然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面，這樣就建成了宇宙太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大��；

（3）三峽水電站水庫面積約1.0×109m2，平均流量Q=1.5×104m3/s，水庫水面與發(fā)電機(jī)所在位置的平均高度差為h=100m，發(fā)電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η=60%。在地球同步軌道上，太陽光垂直照射時(shí)的輻射功率為10P0。太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20％，將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使（2）中的宇宙太陽能發(fā)電站相當(dāng)于三峽電站的發(fā)電能力，衛(wèi)星上太陽能電池板的面積至少為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，足夠長的水平傳送帶始終以大小為v＝3m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)，傳送帶上有一質(zhì)量為M＝2kg的小木盒A，A與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0．3，開始時(shí)，A與傳送帶之間保持相對靜止。先后相隔△t＝3s有兩個(gè)光滑的質(zhì)量為m＝1kg的小球B自傳送帶的左端出發(fā)，以v0＝15m/s的速度在傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)。第1個(gè)球與木盒相遇后，球立即進(jìn)入盒中與盒保持相對靜止，第2個(gè)球出發(fā)后歷時(shí)△t1＝1s/3而與木盒相遇。求（取g＝10m/s2）

（1）第1個(gè)球與木盒相遇后瞬間，兩者共同運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)多大？

（2）第1個(gè)球出發(fā)后經(jīng)過多長時(shí)間與木盒相遇？

（3）自木盒與第1個(gè)球相遇至與第2個(gè)球相遇的過程中，由于木盒與傳送帶間的摩擦而產(chǎn)生的熱量是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，PR是一塊長為L=4 m的絕緣平板固定在水平地面上，整個(gè)空間有一個(gè)平行于PR的勻強(qiáng)電場E，在板的右半部分有一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，一個(gè)質(zhì)量為m=0．1 kg，帶電量為q=0．5 C的物體，從板的P端由靜止開始在電場力和摩擦力的作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場后恰能做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體碰到板R端的擋板后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場，物體返回時(shí)在磁場中仍做勻速運(yùn)動(dòng)，離開磁場后做勻減速運(yùn)動(dòng)停在C點(diǎn)，PC=L/4，物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0．4，取g=10m/s2 ，求：

（1）判斷物體帶電性質(zhì)，正電荷還是負(fù)電荷？

（2）物體與擋板碰撞前后的速度v1和v2

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小

（4）電場強(qiáng)度E的大小和方向

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖甲所示,兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近，上面分別開有小孔O和O＇，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌P、Q與金屬板C、D接觸良好，且導(dǎo)軌處在B1=10T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌間距L=0．5m,金屬棒AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖乙．若規(guī)定向右運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)檎?從t=0時(shí)刻開始,由C板小孔O處連續(xù)不斷以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為m = 3．2×10-21kg、電量q = +1．6×10-19C的粒子(飄入的速度很小,可視為零)．在D板外側(cè)有以MN為邊界的足夠大的勻強(qiáng)磁場B2=10T,MN與D相距,B1B2的方向如圖所示(粒子重力及相互作用不計(jì)),求：

(１)0～４．0s時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)刻發(fā)射的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?

(２)粒子從邊界MN射出來的位置之間的最大距離為多少?

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科目：高中物理 來源： 題型：


某同學(xué)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置。如圖1為裝置示意圖，圖2為俯視圖，將8塊相同的磁鐵N、S極交錯(cuò)放置組合成一個(gè)高h = 0.5m、半徑r = 0.2m的圓柱體，并可繞固定的OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圓柱外側(cè)附近每個(gè)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B = 0.2T，磁場方向都垂直于圓柱表面，相鄰兩個(gè)區(qū)域的磁場方向相反。緊靠圓柱外側(cè)固定一根與圓柱體等長的金屬桿ab，桿與圓柱平行，桿的電阻R = 0.4Ω。從上往下看，圓柱體以ω=100rad/s的角速度順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。以轉(zhuǎn)到如圖所示的位置為t = 0的時(shí)刻。取g = 10m/s2，π2 = 10。求：

（1）圓柱轉(zhuǎn)過八分之一周期的時(shí)間內(nèi)，ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E；

（2）如圖3所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩極板，極板長L0 = 0.314 m，兩板間距d = 0.125m�，F(xiàn)用兩根引線將M、N分別與a、b相連。若在t = 0的時(shí)刻，將一個(gè)電量q = +1.00×10-6C、質(zhì)量m =1.60×10-8kg的帶電粒子從緊臨M板中心處無初速釋放。求粒子從M板運(yùn)動(dòng)到N板所經(jīng)歷的時(shí)間t。不計(jì)粒子重力。

（3）在如圖3所示的兩極板間，若在t = 0的時(shí)刻，上述帶電粒子從靠近M板的左邊緣處以初速度v0水平射入兩極板間。若粒子沿水平方向離開電場，求初速度v0的大小，并在圖中畫出粒子對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。不計(jì)粒子重力。

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖左所示，邊長為l和L的矩形線框、互相垂直，彼此絕緣，可繞中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩線框的始端并在一起接到滑環(huán)C，末端并在一起接到滑環(huán)D，C、D彼此絕緣.通過電刷跟C、D連接.線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場中，磁場邊緣中心的張角為45°，如圖右所示（圖中的圓表示圓柱形鐵芯，它使磁鐵和鐵芯之間的磁場沿半徑方向，如圖箭頭所示）.不論線框轉(zhuǎn)到磁場中的什么位置，磁場的方向總是沿著線框平面.磁場中長為l的線框邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，設(shè)線框和的電阻都是r，兩個(gè)線框以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R=2r.

   （1）求線框轉(zhuǎn)到圖右位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的大�。�

   （2）求轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電阻R上的電壓最大值；

   （3）從線框進(jìn)入磁場開始時(shí)，作出0~T（T是線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期）時(shí)間內(nèi)通過R的電流

        iR隨時(shí)間變化的圖象；

   （4）求外力驅(qū)動(dòng)兩線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功。

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科目：高中物理 來源： 題型：


在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多物理學(xué)家都做出了重要的貢獻(xiàn)，他們也創(chuàng)造出了許多物理學(xué)研究方法。下列關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中正確的是

A．物理學(xué)中所有物理量都是采用比值法定義的

B．質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷都是理想化模型

C．庫侖首先提出電場的概念

D．重心、合力和交變電流的有效值概念的建立都體現(xiàn)了等效替代的思想

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