如圖a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，現(xiàn)將一重力不計、比荷的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經(jīng)過后，電荷以的速度通過MN進入其上方的勻強磁場，磁場與紙面垂直，磁感應(yīng)強度B按圖b所示規(guī)律周期性變化（圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t=0時刻）.計算結(jié)果可用π表示。

（1）求O點與直線MN之間的電勢差；

（2）求圖b中時刻電荷與O點的水平距離；

（3）如果在O點右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。


 (1)電荷在電場中做勻加速直線運動，由動能定理uq=，------------------------（2分）

u=---------------------（2分）

（2）當磁場垂直紙面向外時，設(shè)電荷運動的半徑為：

由得，----------------------------------------------------------------（1分）

周期 ；--------------------------------------------------------------------------------（1分）

當磁場垂直紙面向里時，電荷運動的半徑為：

 ,--------------------------------------------------------------------------------------------------------（1分）

周期---------------------------------------------------------------------------------------（1分）

故電荷從t=0時刻開始做周期性運動，其運動軌跡如圖甲所示

時刻電荷與O點的水平距離

   --------------------------------------------------------------------------------------------（3分）                  

（3）電荷第一次通過MN開始，其運動的周期，----------------------（1分）

根據(jù)電荷的運動情況可知，電荷到達擋板前運動的完整周期數(shù)為15個，--------（1分）

此時電荷沿MN運動的距離，--------------------------------------------------------（1分）

則最后7.5cm的距離如圖乙所示，有：。---------------------------（1分）

解得：，---------------------------------------------------------------------------------------（1分）

故電荷運動的總時間或（553π/45）×10-5s   或（12π+13π/45）×10-5s---------------------------------------------------------------------------------------------------------（2分）

 



練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：


為了探究機械能守恒定律，岳口高中的金金設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，并提供了如下的實驗器材：

A．小車                      B．鉤碼                              C．一端帶滑輪的木板

D．細線                      E．電火花計時器                F．紙帶

G．毫米刻度尺            H．低壓交流電源               I．220V的交流電源

⑴根據(jù)上述實驗裝置和提供的實驗器材，你認為實驗中不需要的器材是           (填寫器材序號)，還應(yīng)補充的器材是            ．

⑵實驗中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(標號0~6)，測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為、、、、、，打點周期為T．則打點2時小車的速度=              ；若測得小車質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m，打點1和點5時小車的速度分別用、表示，已知重力加速度為g，則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關(guān)系式可表示為                                ．

⑶在實驗數(shù)據(jù)處理時，如果以為縱軸，以d為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出圖象，其圖線的斜率表示的物理量的表達式為___________．

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，質(zhì)量M＝40 g的靶盒A靜止在光滑水平導(dǎo)軌上的O點，水平輕質(zhì)彈簧一端拴在固定擋板P上，另一端與靶盒A連接．Q處有一固定的發(fā)射器B，它可以瞄準靶盒發(fā)射一顆水平速度為v0＝50 m/s，質(zhì)量m＝10 g的彈丸．當彈丸打入靶盒A后，便留在盒內(nèi)．碰撞時間極短，不計空氣阻力．求：彈丸進入靶盒A后，彈簧的最大彈性勢能為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)童均為m的物塊Ａ、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧（彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)最不計）．設(shè)A以速度朝B運動，壓縮彈簧；當A、B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運動。假設(shè)B和C碰撞過程時間極短。求從Ａ開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中，

(i) 整個系統(tǒng)s損失的機械能；

(ii) 彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能。

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科目：高中物理 來源： 題型：


兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻R外其余電阻不計�，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放。則

A．釋放瞬間金屬棒的加速度小于重力加速度g

B．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為b→a

C．金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為

D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少

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科目：高中物理 來源： 題型：


下列說法正確的是 （填入正確選項前的字母，選對1個給3分，選對2個給4分，選對3個給6分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。

A．若氫原子核外電子從激發(fā)態(tài)n=3躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子剛好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則從激發(fā)態(tài)n=2躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

B．盧瑟福用粒子打擊金箔得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

C．任何原子核在衰變過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒

D．光子除了具有能量外還具有動量

E．玻爾的能級不連續(xù)和電子軌道不連續(xù)的觀點，成功地解釋了原子光譜的實驗規(guī)律，和現(xiàn)代量子理論是一致的

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，甲為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1 Ω，外接燈泡的電阻為9 Ω，則

A．電壓表的示數(shù)為6V

B．發(fā)電機的輸出功率為4W

C．在l.0×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量最大

D．在0.5×10-2s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大

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科目：高中物理 來源： 題型：


在直角坐標系xOy中，第一象限內(nèi)存在沿y軸負方向的有界電場，其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合，電場強度大小為E。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場（圖中未畫出），磁場邊界為矩形，其中的一個邊界與y軸重合，磁感應(yīng)強度的大小為B。一質(zhì)量為m，電量為q的正離子，從電場中P點以某初速度沿-x方向開始運動，經(jīng)過坐標（0，L）的Q點時，速度大小為，方向與-y方向成30°，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場，離子重力不計。求：

（1）正離子在P點的初速度；

（2）矩形磁場的最小面積；

（3）離子在返回電場前運動的最長時間。

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，圓心為原點、半徑為R的圓將xOy平面分為兩個區(qū)域，即圓內(nèi)區(qū)域Ⅰ和圓外區(qū)域Ⅱ。區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于xOy平面的勻強磁場B1。平行于x軸的熒光屏垂直于xOy平面，放置在坐標y＝-2．2R的位置。一束質(zhì)量為m、電荷量為q、動能為E0的帶正電粒子從坐標為（-R，0）的A點沿x正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，當區(qū)域Ⅱ內(nèi)無磁場時，粒子全部打在熒光屏上坐標為（0，-2．2R）的M點，且此時，若將熒光屏沿y軸負方向平移，粒子打在熒光屏上的位置不變。若在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加上方向垂直于xOy平面的勻強磁場B2，上述粒子仍從A點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，則粒子全部打在熒光屏上坐標為（0.4R，-2．2R）的 N點。求：

（1）打在M點和N點的粒子運動速度v1、v2的大小。

（2）在區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強度B1、B2的大小和方向。

（3）若將區(qū)域Ⅱ中的磁場撤去，換成平行于x軸的勻強電場，仍從A點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ的粒子恰好也打在熒光屏上的N點，則電場的場強為多大？

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