【題目】某高中物理課程基地?cái)M采購(gòu)一種能幫助學(xué)生對(duì)電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)理解的實(shí)驗(yàn)器材該器材的核心結(jié)構(gòu)原理可簡(jiǎn)化為如圖所示一勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下,以豎直線ab、cd為邊界,其寬度為L,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為cd的左側(cè)有一與cd相切于N點(diǎn)的圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直紙面、水平向外現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電粒子自O點(diǎn)以水平初速度正對(duì)M點(diǎn)進(jìn)入該電場(chǎng)后,從N點(diǎn)飛離cd邊界,再經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從P點(diǎn)垂直于cd邊界回到電場(chǎng)區(qū)域,并恰能返回O點(diǎn)粒子重力不計(jì)試求:

粒子從N點(diǎn)飛離cd邊界時(shí)的速度大小和方向;

、N兩點(diǎn)間的距離;

圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;

該粒子從O點(diǎn)出發(fā)至再次回到O點(diǎn)的總時(shí)間.

【答案】,方向與邊界cd角斜向下;, ;(3), ;

【解析】

(1)利用運(yùn)動(dòng)的合成和分解,結(jié)合牛頓第二定律,聯(lián)立即可求出粒子從N點(diǎn)飛離cd邊界時(shí)的速度大小,利用速度偏向角公式即可確定其方向;(2)利用類(lèi)平拋規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系,即可求出P、N兩點(diǎn)間的距離;(3)利用洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系,聯(lián)立即可求出圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度大。(4)利用類(lèi)平拋規(guī)律求解粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,利用周期公式,結(jié)合粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角求解粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,聯(lián)立即可求出該粒子從O點(diǎn)出發(fā)至再次回到O點(diǎn)的總時(shí)間。

(1)畫(huà)出粒子軌跡過(guò)程圖,如圖所示

粒子從ON點(diǎn)時(shí)間:t1=

粒子在電場(chǎng)中加速度:a==

粒子在N點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度:vy=at1=v0

粒子從N點(diǎn)飛離cd邊界時(shí)的速度:v=2v0

速度偏轉(zhuǎn)角的正切:==,=600,即速度與邊界cd300角斜向下。

(2)粒子從PO點(diǎn)時(shí)間:t2=

粒子從PO點(diǎn)過(guò)程的豎直方向位移:y2==

粒子從ON點(diǎn)過(guò)程的豎直方向位移:y1==

P、N兩點(diǎn)間的距離為:YPN=y1+y2=

(3)設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系可得:r+r=

解得粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑:r=

根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得:qvB=m

解得圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度:B==

根據(jù)幾何關(guān)系可以確定磁場(chǎng)區(qū)域的半徑:R=2r

即圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑:R=

(4)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期:T=

粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:t3=T=

粒子從O點(diǎn)出發(fā)至再次回到O點(diǎn)的總時(shí)間:t=t1+t2+t3=+

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示的交流電路中,理想變壓器原線圈輸入電壓有效值為U1且保持不變,輸入功率為P1,輸出功率為P2,輸出電壓有效值為U2,各交流電表均為理想電表.當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)(

A. L變亮

B. 各個(gè)電表讀數(shù)均變大

C. 因?yàn)?/span>U1及原副線圈匝數(shù)比不變,所以U2不變

D. P1變大,且始終有P1= P2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,兩個(gè)相同小物塊ab之間用一根輕彈簧相連,系統(tǒng)用細(xì)線靜止懸掛于足夠高的天花板下。細(xì)線某時(shí)刻被剪斷,系統(tǒng)下落,已知重力加速度為g,則

A. 細(xì)線剪斷瞬間,ab的加速度大小均為g

B. 彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),ab的加速度大小均為g

C. 下落過(guò)程中彈簧一直保持拉伸狀態(tài)

D. 下落過(guò)程中ab和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以初速度v0O點(diǎn)水平拋出,經(jīng)與兩墻壁七次碰撞后剛好落在豎直墻壁的最低點(diǎn)D,此時(shí)速度與水平方向的夾角為θ,其中A 、C兩點(diǎn)為小球與另一墻壁碰撞的等高點(diǎn),已知兩墻壁間的距離為d,與墻壁碰撞無(wú)能量損失,且速度滿(mǎn)足光的反射規(guī)律,則下列說(shuō)法正確的是

A. xOAxABxBCxCD1357

B. 相鄰兩點(diǎn)間的速度的變化量均不相等;

C. tanθ

D. tanθ

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為了測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值(約為30 Ω),有以下一些器材可供選擇:

電流表A1(量程為0~50 mA,內(nèi)阻約為10 Ω);

電流表A2(量程為0~3 A,內(nèi)阻約為0.12 Ω);

電壓表V1(量程為0~3 V,內(nèi)阻很大);

電壓表V2(量程為0~15 V,內(nèi)阻很大);

電源E(電動(dòng)勢(shì)約為3 V,內(nèi)阻約為0.2 Ω);

定值電阻R(20 Ω,允許最大電流為1.0 A);

滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,允許最大電流為2.0 A);

滑動(dòng)變阻器R2(0~1 kΩ,允許最大電流為0.5 A);

單刀單擲開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干。

根據(jù)以上器材設(shè)計(jì)電路,要求測(cè)量范圍盡可能大、精確度高。

(1)電流表應(yīng)選________,電壓表應(yīng)選________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________ (填寫(xiě)器材符號(hào)) 。

(2)請(qǐng)?jiān)诖痤}卡虛線框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖__________(并在電路圖中標(biāo)出所用元件的對(duì)應(yīng)符號(hào))。

(3)若電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,則待測(cè)電阻Rx的表達(dá)式為Rx=_______。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)中,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況,在紙帶上確定出AB、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。其相鄰點(diǎn)間的距離如圖所示,每?jī)蓚(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。試根據(jù)紙帶計(jì)算B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小為______ m/s,小車(chē)的加速度為_________m/s2。(要求保留3位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān).

(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________

A.控制變量法 B.累積法 C.微元法 D.放大法

(2)圖示情景正在探究的是________

A.向心力的大小與半徑的關(guān)系 B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系

C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系 D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系

(3)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)果是________

A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比

B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比

C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比

D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知等勢(shì)面b的電勢(shì)為6V。一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10eV,從ad過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6eV。不計(jì)重力,下列說(shuō)法正確的是( )

A. 該電子經(jīng)過(guò)平面c時(shí),其電勢(shì)能為4eV

B. 該電子可能會(huì)到達(dá)平面f

C. 平面f上的電勢(shì)為零

D. 該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的動(dòng)能是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,將圓柱形強(qiáng)磁鐵吸在干電池負(fù)極,金屬導(dǎo)線折成上端有一支點(diǎn)、下端開(kāi)口的導(dǎo)線框,使導(dǎo)線框的頂端支點(diǎn)和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定,這樣整個(gè)線框就可以繞電池軸心旋轉(zhuǎn)起來(lái)下列判斷中正確的是

A俯視觀察,線框沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)

B線框能旋轉(zhuǎn)起來(lái),這是屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象

C電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率

D旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),線框中電流比剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的大

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