【題目】如圖,比荷分別為k和2k的甲、乙兩帶正電粒子不計(jì)重力,由靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)相同電壓U加速后從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸的正方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ,經(jīng)兩磁場(chǎng)后分別打在屏上、兩點(diǎn)未標(biāo)出。已知Ⅰ、Ⅱ兩磁場(chǎng)是相鄰的矩形區(qū)域,區(qū)域的寬均為a,區(qū)域的邊界平行于y軸,兩磁場(chǎng)的方向均與Oxy坐標(biāo)平面垂直但方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為式中U為加速電壓。屏垂直于x軸且到y軸的距離為6a。
求甲、乙兩粒子在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的軌跡的半徑之比:
求與兩點(diǎn)間的距離
若使甲、乙兩粒子最終能打到屏上的同一點(diǎn)見(jiàn)圖且方向均沿x軸的正方向,可在磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的基礎(chǔ)上再加上若干磁場(chǎng)區(qū)。
請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出可能的磁場(chǎng)區(qū)域所在的位置并在圖中標(biāo)明磁場(chǎng)的方向
在的情況下,試求甲、乙兩粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的時(shí)間之比:。
【答案】(1); (2) ;
(3)①。
②。
【解析】
由動(dòng)能定理求得粒子速度,再根據(jù)洛倫茲力做向心力求得軌道半徑;根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,由幾何關(guān)系求得偏移,從而得到兩點(diǎn)間的距離;根據(jù)速度方向變化得到磁場(chǎng)類型,在根據(jù)偏移量相等得到磁場(chǎng)寬度;根據(jù)幾何關(guān)系得到粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的中心角,即可根據(jù)周期求得在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;再根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到在非磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,從而得到兩粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比。
設(shè)粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,加速后的速度為v,那么,由動(dòng)能定理可得:,所以,;
那么,粒子在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的速度為v,粒子只受洛倫茲力作用,故粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力做向心力,設(shè)軌道半徑為R,則有:;
所以,軌道半徑;故,
那么,甲、乙兩粒子在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的軌跡的半徑之比;
由根據(jù)粒子的軌道半徑,根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),離開(kāi)磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng);
由幾何關(guān)系可得:粒子在區(qū)域Ⅰ做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),在區(qū)域Ⅱ做順時(shí)針旋轉(zhuǎn),且轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同,故粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向沿方向;
故粒子打在屏上的縱坐標(biāo);
故,,所以,;
由可得:增加兩個(gè)方向相反的磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度相同且都小于軌道半徑時(shí),粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后的方向沿方向;
又有兩粒子軌道半徑不同,那么,每次偏轉(zhuǎn)位移不等,故要使粒子打在同一位置,那么,后添加的磁場(chǎng)正好把前面磁場(chǎng)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)位移抵消;
根據(jù)幾何關(guān)系可得:要使甲、乙兩粒子最終能打到屏上的同一點(diǎn)且方向均沿x軸的正方向,只能在x軸區(qū)間任意位置加上對(duì)稱磁場(chǎng),且沿方向,先向外后向里;
故可能的磁場(chǎng)區(qū)域如圖所示:
甲粒子在每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)間轉(zhuǎn)過(guò)的中心角,故在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
甲粒子在非磁場(chǎng)區(qū)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
乙粒子在每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)間轉(zhuǎn)過(guò)的中心角,故在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
乙粒子在非磁場(chǎng)區(qū)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
故甲、乙兩粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的時(shí)間之比;
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),若加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,要使電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)量y增大為原來(lái)的2倍,下列方法中不可行的是( )
A. 使U1減小為原來(lái)的
B. 使U2增大為原來(lái)的2倍
C. 使偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度增大為原來(lái)2倍
D. 使偏轉(zhuǎn)板的距離減小為原來(lái)的
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】2017年6月19日,長(zhǎng)征三號(hào)乙遙二十八火箭發(fā)射中星9A衛(wèi)星過(guò)程中運(yùn)載火箭出現(xiàn)異常,未能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。中國(guó)航天科技集團(tuán)公司在西安衛(wèi)星測(cè)控中心的密切配合下,通過(guò)準(zhǔn)確實(shí)施10次軌道調(diào)整,終于于2017年7月5日成功定點(diǎn)于東經(jīng)赤道上空的預(yù)定軌道。如圖是衛(wèi)星變軌過(guò)程中的三個(gè)橢圓軌道,對(duì)于此次變軌前后衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng),下述正確的是
A. 軌道2運(yùn)行速率大于
B. 衛(wèi)星兩次經(jīng)過(guò)近地點(diǎn)的向心加速度大小相等
C. 衛(wèi)星在軌道2周期小于在軌道1的周期
D. 軌道2可能是地球同步衛(wèi)星軌道
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)恒定不變,電源內(nèi)阻忽略不計(jì),開(kāi)關(guān)S閉合,F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)一段距離,電壓表示數(shù)的變化量為,電流表示數(shù)的變化量為。兩電表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 電阻R1的功率增大
B. 滑片P向右移動(dòng)過(guò)程中,電阻R3中有向上的瞬時(shí)電流
C. 電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值不變
D. 與的比值不變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲,一帶電物塊無(wú)初速度地放上皮帶輪底端,皮帶輪以恒定大小的速率沿順時(shí)針傳動(dòng),該裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,物塊由底端E運(yùn)動(dòng)至皮帶輪頂端F的過(guò)程中,其v-t圖像如圖乙所示,物塊全程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4.5 s,關(guān)于帶電物塊及運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法正確的是
A. 該物塊帶負(fù)電
B. 皮帶輪的傳動(dòng)速度大小一定為lm/s
C. 若已知皮帶的長(zhǎng)度,可求出該過(guò)程中物塊與皮帶發(fā)生的相對(duì)位移
D. 在2s~4.5s內(nèi),物塊與皮帶仍可能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車帶動(dòng)紙帶通過(guò)電火花計(jì)時(shí)器,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示.每相鄰兩點(diǎn)間還有四點(diǎn)未畫(huà)出來(lái),電火花計(jì)時(shí)器使用的是220V、T=0.02s的交流電,求:電火花計(jì)時(shí)器打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),小車的速度v2=________m/s,小車的加速度a=(公式)________;(結(jié)果)________m/s2 . (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量均為m的a、b兩物體,放在兩固定的水平擋板之間,物體間用一豎直放置的輕彈簧連接,在b物體上施加水平拉力F后,兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài),已知重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. b物體所受摩擦力的大小為F.
B. a物體所受摩擦力的大小為F
C. a物體對(duì)水平擋板的壓力大小可能為2mg.
D. 彈簧對(duì)b物體的彈力大小一定等于mg.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示為糧袋的傳送帶裝置,已知AB間的長(zhǎng)度為L,傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋由靜止放上,以下說(shuō)法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)( )
A. 糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較,可能大,也可能相等或小
B. 若L足夠大,糧袋最終將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)
C. 若μ<tanθ,則糧袋從A到B一定一直是做加速運(yùn)動(dòng)
D. 糧袋剛放上傳送帶時(shí)的加速度a<gsinθ
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,左、右兩個(gè)氣缸底部有細(xì)管(容積可忽略)連通,左氣缸的頂部開(kāi)口與大氣相通,右氣缸絕熱且內(nèi)部頂端有加熱裝置。開(kāi)始時(shí)導(dǎo)熱活塞a在氣缸底部但未與底部接觸,絕熱活塞b將氣缸內(nèi)氣體分成體積相等的A、B兩部分。已知左、右氣缸內(nèi)部高度分別為h和4h,初始溫度均為T0,大氣壓強(qiáng)為p0;a和b厚度不計(jì),橫截面積均為S,所受重力大小均為p0S,與氣缸接觸良好,不計(jì)一切摩擦。
(i)給A緩慢加熱,當(dāng)a剛剛到達(dá)氣缸頂部但未與頂部接觸時(shí),A吸收的熱量為Q,求該過(guò)程中A的內(nèi)能變化量;
(ii)當(dāng)a恰好到達(dá)氣缸頂部時(shí),繼續(xù)給A緩慢加熱,使b剛剛到達(dá)氣缸底部但未與底部接觸,求此時(shí)A的溫度。
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