【題目】如圖所示,在圓心為O、半徑R=5cm的豎直圓形區(qū)域內(nèi),有一個(gè)方向垂直于圓形區(qū)域向外的勻強(qiáng)磁場,豎直平行放置的金屬板連接在圖示電路中,電源電動(dòng)勢E=220V、內(nèi)阻r=5,定值電阻的阻值R1=16,滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值Rmax=199;兩金屬板上的小孔S1、S2與圓心O在垂直于極板的同一直線上,現(xiàn)有比荷的帶正電粒子由小孔S1進(jìn)入電場加速后,從小孔S2射出,然后垂直進(jìn)入磁場并從磁場中射出,滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不同,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也不同,當(dāng)理想電壓表的示數(shù)U=100V時(shí),粒子從圓形區(qū)域的最低點(diǎn)豎直向下穿出磁場,不計(jì)粒子重力和粒子在小孔S1處的初速度,取tan68.2°=2.5,求:
(1)U=100V時(shí),粒子從小孔S2穿出時(shí)的速度大小v0;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;
(3)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間t。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】(1)8×103m/s(2)0.5T(3)1.5×10-5s
【解析】
(1)粒子在電場中加速,由動(dòng)能定理即可求出穿出時(shí)的速度大;(2)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑,再根據(jù)牛頓第二定律即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度;(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律、動(dòng)能定理、牛頓第二定律和幾何關(guān)系即可求出粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間。
(1)對粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)過程中,由動(dòng)能定理有:
解得:
(2)粒子從圓形區(qū)域的最低點(diǎn)豎直向下穿出磁場,則粒子在磁場中的速度方向偏轉(zhuǎn)了,粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的徑跡如圖甲所示:
由幾何關(guān)系可知,粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為:
由牛頓第二定律有:
解得:
(3)兩金屬板間的電壓越小,粒子經(jīng)電場加速后的速度越小,粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小,射出電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角越大,在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長,所以滑片在變阻器的左端時(shí),粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長,由閉合電路的歐姆定律有:
兩金屬板間的最小電壓為
設(shè)粒子加速后的速度大小為v,由動(dòng)能定理有:
設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為,由牛頓第二定律有:
解得:
粒子進(jìn)入磁場后的徑跡如圖乙所示:
為徑跡圓的圓心,由幾何關(guān)系有:
解得:
故,其中
解得:
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場線,電場線與水平方向成角,水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交,有一帶電液滴沿斜向上的虛線L做直線運(yùn)動(dòng),L與水平方向成角,且則下列說法中正確的是
A. 液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B. 液滴一定帶正電
C. 電場線方向一定斜向上
D. 液滴有可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
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【題目】某氣體中有兩個(gè)分子相對做直線運(yùn)動(dòng),以甲分子為參考對象,乙分子向著甲分子從遠(yuǎn)處靠近。以運(yùn)動(dòng)軌跡為橫軸x,甲分子為坐標(biāo)原點(diǎn),兩個(gè)分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系如圖所示,F>0表示斥力,F<0表示引力。則____________
A. 乙分子在a點(diǎn)時(shí)只受到甲分子的引力作用
B. 乙分子在c點(diǎn)時(shí)受到的分子力為0
C. 乙分子從a運(yùn)動(dòng)到c的過程中系統(tǒng)的分子勢能減小
D. 乙分子從a運(yùn)動(dòng)到d的過程中系統(tǒng)的分子勢能一直減小
E. 乙分子在c點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的分子勢能最小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】學(xué)校物理興趣小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。他們所用的器材有小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和幾個(gè)已知質(zhì)量的鉤碼,另有學(xué)生電源和力傳感器(圖中未畫出)。
(1)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,圖中打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1s,由圖中數(shù)據(jù)可得小車的加速度大小a=____m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(2)實(shí)驗(yàn)小組A、B分別以各自測得的加速度a為縱軸,小車所受的合力F為橫軸,作出圖象如圖丙中圖線1、2所示,則圖線1、2中對應(yīng)小車(含車內(nèi)的鉤碼)的質(zhì)量較大的是圖線________(選填“1”或“2”)。
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【題目】如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中放有平行銅導(dǎo)軌,它與大導(dǎo)線圈M相連接,要使小導(dǎo)線圈N獲得逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,則放在導(dǎo)軌中的裸金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩導(dǎo)線圈共面放置) ( )
A. 向右勻速運(yùn)動(dòng) B. 向左減速運(yùn)動(dòng)
C. 向右減速運(yùn)動(dòng) D. 向右加速運(yùn)動(dòng)
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【題目】下列說法正確的是
A. 一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合生成氘核時(shí),會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損
B. 一個(gè)處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷,可能產(chǎn)生6種不同頻率的光子
C. 氡(Rn)衰變的半衰期為38天,升高溫度后其半衰期將小于3.8天
D. 核反應(yīng)H+H→He+n是輕核的聚變
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【題目】2022年冬奧會(huì)將在北京召開。如圖所示是簡化后的跳臺(tái)滑雪的學(xué)道示意圖,運(yùn)動(dòng)員從助滑雪道AB上由靜止開始滑下,到達(dá)C點(diǎn)后水平飛出,落到滑道上的D點(diǎn),E是運(yùn)動(dòng)軌跡上的某一點(diǎn),在該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的速度方向與軌道CD平行,設(shè)運(yùn)動(dòng)員從C到E與從E到D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為、,EF垂直CD,則
A. ,
B. ,
C. 若運(yùn)動(dòng)員離開C點(diǎn)的速度加倍,則落在斜面上的距離也加倍
D. 若運(yùn)動(dòng)員離開C點(diǎn)的速度加倍,則落在斜面上的速度方向不變
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【題目】“探究影響平行板電容器電容大小因素”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,忽略漏電產(chǎn)生的影響。下列判斷正確的是
A. 平板正對面積減小時(shí),靜電計(jì)指針偏角增大
B. 靜電計(jì)可以用電壓表替代
C. 平行板電容器兩極板帶電量的絕對值不相等
D. 靜電計(jì)測量的是平行板電容器所帶電量
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的木塊位于光滑水平面上,在木塊與墻之間用輕彈簧連接,開始時(shí)木塊靜止在A位置.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射向木塊并嵌入其中,則當(dāng)木塊回到A位置時(shí)的速度v以及此過程中墻對彈簧的沖量I的大小分別為()
A. , B. ,I=2mv0
C. , D. ,I=2mv0
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