如圖甲所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)區(qū)域，其邊界為MN、PQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向如圖所示，Ⅰ區(qū)域高度為d，Ⅱ區(qū)域的高度足夠大．一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的小球從磁場(chǎng)上方的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，進(jìn)入電、磁復(fù)合場(chǎng)后，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；
(2)若帶電小球運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后恰能回到O點(diǎn)，求帶電小球釋放時(shí)距MN的高度h；
(3)若帶電小球從距MN的高度為3h的O'點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，為使帶電小球運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后仍能回到O'點(diǎn)，需將磁場(chǎng)Ⅱ向下移動(dòng)一定距離（如圖乙所示），求磁場(chǎng)Ⅱ向下移動(dòng)的距離y及小球從O'點(diǎn)釋放到第一次回到O'點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間T。
                          
（1）（2）（3）
（1）帶電小球進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)后恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力與重力平衡，得

    （2+2分）
（2）只有小球從進(jìn)入磁場(chǎng)的位置離開(kāi)磁場(chǎng)，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，才能恰好回到O點(diǎn)
  （2+2+2=6分）
解得：  （2分）
（3）當(dāng)帶電小球從距MN的高度為3 h的O'點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落時(shí)，應(yīng)有

  （2+1分）
畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如右圖所示，在中間勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，粒子的速度方向與豎直方向成30°角，根據(jù)幾何關(guān)系，可得

（2分）
粒子自由落體和豎直上拋的總時(shí)間
（1分）
粒子圓周運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
（2分）
粒子勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
 （1分）
一個(gè)來(lái)回的總時(shí)間
（1分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖（a）所示，兩根足夠長(zhǎng)的水平平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)＝0.5 m，其右端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接阻值R＝0.6Ω的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，一根質(zhì)量為m＝0.2 kg、阻值r＝0.2Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)m＝0.5。整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，取g＝10m/s2。若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，通過(guò)小電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬棒施加水平向左的牽引力，使金屬棒沿導(dǎo)軌向左做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.5s電動(dòng)機(jī)的輸出功率達(dá)到P＝10W，此后電動(dòng)機(jī)功率保持不變。金屬棒運(yùn)動(dòng)的v～t圖像如圖（b）所示，試求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（2）在0～0.5s時(shí)間內(nèi)金屬棒的加速度a的大小；
（3）在0～0.5s時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)牽引力F與時(shí)間t的關(guān)系；
（4）若在0～0.3s時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為0.15J，則在這段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)做的功。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，cd、ef是兩根電阻不計(jì)的光滑金屬軌道，其所在的平面與水平面間的夾角為600, 將兩導(dǎo)軌用電鍵s相連，在兩導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T，可在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)的金屬棒的長(zhǎng)L=0.5m、質(zhì)量為m=1.010kg，金屬棒電阻為5Ω,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。（g=10m/s2）則：

（1）若先將電鍵s斷開(kāi)，金屬棒由靜止開(kāi)始釋放后，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間將s接通，ab恰作勻速運(yùn)動(dòng)？
（2）若先將電鍵s閉合，再將金屬棒由靜止釋放，ab上的最大熱功率為多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖a所示的平面坐標(biāo)系xOy，在整個(gè)區(qū)域內(nèi)充滿(mǎn)了勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖b所示，開(kāi)始時(shí)刻，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里(如圖)。t=0時(shí)刻，有一帶正電的粒子(不計(jì)重力)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向進(jìn)入磁場(chǎng)，初速度為v0=2´103m/s。已知正粒子的比荷為1.0´104C/kg，其它有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖中標(biāo)示（磁感應(yīng)強(qiáng)度B取垂直紙面向里為正）。試求：
(1)t=´10-4s時(shí)刻，粒子的坐標(biāo)。
(2)粒子從開(kāi)始時(shí)刻起經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間第一次到達(dá)y軸。
(3)粒子是否還可以返回坐標(biāo)原點(diǎn)O？如果可以，則經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間第一次返回坐標(biāo)原點(diǎn)O？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖為一速度選擇器的示意圖，a、b為水平放置的平行金屬板，a、b相距d，極板長(zhǎng)l。兩塊中央帶有小孔的絕緣板緊靠金屬板豎直放置，一束具有同一速率的負(fù)離子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間。為了測(cè)定離子的速率， a、b分別與一輸出電壓可調(diào)的直流電源的正、負(fù)極相連，并沿垂直于紙面向里的方向加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為Ｂ的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)a、b間電壓調(diào)為U時(shí)離子恰能沿水平直線(xiàn)OO'運(yùn)動(dòng)，并從小孔O'射出。若撤消加在a、b間的電壓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)離子打在了右擋板上小孔O'下方的P點(diǎn)，測(cè)得O'、P間距為。不計(jì)重力作用，試由上述條件確定
（1）離子的入射速率v=？
（2）離子的比荷 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（20分）對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開(kāi)發(fā)和利用中具有重要意義。如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場(chǎng)，其初速度可視為零，然后經(jīng)過(guò)小孔S2垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。離子行進(jìn)半個(gè)圓周后離開(kāi)磁場(chǎng)并被收集，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)離子束的等效電流為I。不考慮離子重力及離子間的相互作用。

（1）求加速電場(chǎng)的電壓U；
（2）求出在離子被收集的過(guò)程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M；
（3）實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在U+ΔU范圍內(nèi)微小變化。若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？（結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留兩位有效數(shù)字）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，在矩形ABCD內(nèi)對(duì)角線(xiàn)BD以上的區(qū)域存在有平行于AD向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，對(duì)角線(xiàn)BD以下的區(qū)域存在有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未標(biāo)出），矩形AD邊長(zhǎng)L，AB邊長(zhǎng)為L。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷+q的帶電粒子（不計(jì)重力）以初速度v0從A點(diǎn)沿AB方向進(jìn)入電場(chǎng)，在對(duì)角線(xiàn)BD的中點(diǎn)P處進(jìn)入磁場(chǎng)，并從DC邊上的Q點(diǎn)垂直于DC離開(kāi)磁場(chǎng)，試求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小
（2）帶電粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向
（3）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，電阻可忽略導(dǎo)線(xiàn)框abcd固定在豎直平面內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框ab和dc的寬度為l，在bc段接入阻值為R的電阻，ef是一電阻可忽略的水平放置的導(dǎo)電桿，桿的質(zhì)量為m，桿的兩端分別與ab和cd保持良好接觸，且能沿導(dǎo)線(xiàn)框ab和dc無(wú)摩擦地滑動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與框面垂直. 現(xiàn)用一恒力F豎直向上拉導(dǎo)體桿ef，當(dāng)導(dǎo)體桿ef上升高度為h時(shí)，導(dǎo)體桿ef恰好勻速上升，求：

（1）此時(shí)導(dǎo)體桿ef勻速上升的速度v的大小；
（2）導(dǎo)體桿ef上升h的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q的大小.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，寬度為d的豎直狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)(邊界為L(zhǎng)1、L2)，存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直方向上的周期性變化的電場(chǎng)(如圖所示)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E0，E＞0表示電場(chǎng)方向豎直向上．t＝0時(shí)，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后，做二次完整的圓周運(yùn)動(dòng)（其軌跡恰好不穿出邊界L1），以后可能重復(fù)該運(yùn)動(dòng)形式，最后從邊界L2穿出．重力加速度為g，上述d、E0、m、v、g為已知量．
（1）求該微粒通過(guò)Q點(diǎn)瞬間的加速度；
（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和電場(chǎng)變化的周期T；
（3）若微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，而d=4.5R，使微粒仍能按上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)相應(yīng)寬度的區(qū)域，求微粒所用的時(shí)間．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案