【題目】靜電噴漆技術(shù)具有效率高、質(zhì)量好、有益于健康等優(yōu)點(diǎn),其裝置可簡(jiǎn)化為如圖所示.A、B為水平放置的間距d=1.6 m的兩塊足夠大的平行金屬板,兩板間有方向由B指向A的E=0.1 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng).在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P,油漆噴槍可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為v0=6 m/s的油漆微粒,已知油漆微粒的質(zhì)量均為m=1.0×10-5kg,帶負(fù)電且電荷量均為q=1.0×10-3C,不計(jì)油漆微粒間的相互作用以
及油漆微粒帶電量對(duì)板間電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響,忽略空氣阻力,g=10 m/s2.求:
(1)油漆微粒落在B板上的面積;
(2)若讓A、B兩板間的電場(chǎng)反向,并在兩板間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.06 T,調(diào)節(jié)噴槍使油漆微粒只能在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向噴出,其他條件不變.B板被油漆微粒打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為多少?
(3)在滿足(2)的情況下,打中B板的油漆微粒中,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為多少?
【答案】(1)18.1 m2 (2)1.6 m (3)0.31 s
【解析】(1)油漆微粒的加速度a=①
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式d=at2②
水平方向最大距離x=v0t③
落在B板上所形成圓形面積S=πx2④
由以上各式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得
S=18.1 m2⑤
(2)當(dāng)電場(chǎng)反向時(shí),Eq=mg⑥
油漆微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力充當(dāng)向心力Bqv0=m⑦
水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端,根據(jù)幾何關(guān)系R+Rcos α=d⑧
ac的長(zhǎng)度ac=Rsin α⑨
打在B板左端的油漆微粒為與B板相切的微粒,同理求得
bc=ac⑩
油漆微粒打在極板上的長(zhǎng)度ab=ac+bc
聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得ab=1.6 m
(3)打在B板上的微粒中,最短的弦長(zhǎng)即Pc對(duì)應(yīng)的時(shí)間最短,由幾何關(guān)系得
sin θ=
運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間tmin=T
微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T=
代入數(shù)據(jù)解得tmin=0.31 s
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】對(duì)于同一物理問題,常常可以從宏觀與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究,找出其內(nèi)在聯(lián)系,從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。
(1)一段橫截面積為S、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線,單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子,電子電荷量為e。該導(dǎo)線通有電流時(shí),假設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率均為v,求導(dǎo)線中的電流I(請(qǐng)建立模型進(jìn)行推導(dǎo));
(2)正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)粒子,每個(gè)粒子質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量。為簡(jiǎn)化問題,我們假定:粒子大小可以忽略;其速率均為v,且與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等;與器壁碰撞前后瞬間,粒子速度方向都與器壁垂直,且速率不變。利用所學(xué)力學(xué)知識(shí),導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力F與m、n和v的關(guān)系(提示:建議,建立模型,思考?jí)簭?qiáng)的產(chǎn)生原理)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)除了有一個(gè)標(biāo)有“5 V,2.5 W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外,還有:
A.直流電源(電動(dòng)勢(shì)約為5 V,內(nèi)阻可不計(jì))
B.直流電流表(量程0~3 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω)
C.直流電流表(量程0~600 mA,內(nèi)阻約為5 Ω)
D.直流電壓表(量程0~15 V,內(nèi)阻約為15 kΩ)
E.直流電壓表(量程0~5 V,內(nèi)阻約為10 kΩ)
F.滑動(dòng)變阻器(最大阻值10 Ω,允許通過的最大電流為2 A)
G.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 kΩ,允許通過的最大電流為0.5 A)
實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測(cè)多組數(shù)據(jù).
(1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________,電壓表應(yīng)選用________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(均用序號(hào)字母表示).
(2)請(qǐng)按要求將圖中所示的器材連成實(shí)驗(yàn)電路.______________.
(3)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)正確作出的小燈泡的伏安特性曲線如圖所示.現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖所示的電路中,其中電源電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻r=1 Ω,定值電阻R=9 Ω,此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)直線AB與豎直方向成30°角,AB左側(cè)有勻強(qiáng)電場(chǎng),右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、電量為q的帶負(fù)電的粒子,從P點(diǎn)以初速度v0豎直向下射入電場(chǎng),粒子首次回到邊界AB時(shí),經(jīng)過Q點(diǎn)且速度大小不變,已知P、Q間距為l,之后粒子能夠再次通過P點(diǎn),(粒子重力不計(jì))求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能值.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖(甲)所示,在坐標(biāo)軸y軸左側(cè)存在一方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,y軸右側(cè)存在如圖(乙)所示寬度為L(zhǎng)的有界交變電場(chǎng)(規(guī)定豎直向下為正方向),此區(qū)間右側(cè)存在一大小仍為B方向垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有一質(zhì)量為m,帶電荷量為q的正粒子(不計(jì)重力)從x軸上的A點(diǎn)以速度大小為v方向與x軸正方向夾角θ=60°射出,粒子達(dá)到y(tǒng)軸上的C點(diǎn)時(shí)速度方向與y軸垂直,此時(shí)區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)從t=0時(shí)刻變化,在t=2T 時(shí)粒子從x軸上的F點(diǎn)離開電場(chǎng)(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:
(1)C點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)距離y;
(2)交變電場(chǎng)的周期T及電場(chǎng)強(qiáng)度E0的大小;
(3)帶電粒子進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)時(shí),區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)消失,要使粒子仍能回到A點(diǎn),左側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、方向應(yīng)如何改變?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖是說明向心力和質(zhì)量、半徑之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)儀器.球P和Q可以在光滑水平桿上無摩擦地滑動(dòng),兩球之間用一條輕繩連接,mP=2mQ.當(dāng)整個(gè)裝置繞中心軸以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),兩球離轉(zhuǎn)軸的距離保持不變,則此時(shí)
A.兩球均受到重力、支持力、繩的拉力和向心力四個(gè)力的作用
B.P、Q兩球受到的向心力大小相等
C.兩球離轉(zhuǎn)軸的距離rP一定等于
D.當(dāng)ω增大時(shí),P球?qū)⑾蛲膺\(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖(a)所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,整個(gè)空間內(nèi)都存在垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與x軸正方向夾角為45°.已知帶電粒子質(zhì)量為m、電量為+q,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=,重力加速度為g.
(1)若粒子在xOy平面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),求粒子的速度v0;
(2)t=0時(shí)刻的電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向如圖(a)所示,若電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均不變,而方向隨時(shí)間周期性的改變,如圖(b)所示.將該粒子從原點(diǎn)O由靜止釋放,在0~時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖(c)虛線OMN所示,M點(diǎn)為軌跡距y軸的最遠(yuǎn)點(diǎn),M距y軸的距離為d.已知在曲線上某一點(diǎn)能找到一個(gè)和它內(nèi)切的半徑最大的圓,物體經(jīng)過此點(diǎn)時(shí),相當(dāng)于以此圓的半徑在做圓周運(yùn)動(dòng),這個(gè)圓的半徑就定義為曲線上這點(diǎn)的曲率半徑.求:
①粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)曲率半徑ρ;
②在圖中畫出粒子從N點(diǎn)回到O點(diǎn)的軌跡.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】汽車行駛在半徑為50m的圓形水平跑道上,速度為10m/s.已知汽車的質(zhì)量為1000kg,汽車與地面的最大靜摩擦力為車重的0.8倍.問:(g=10m/s2)
(1)汽車受到向心力是多大?
(2)汽車?yán)@跑道一圈需要的時(shí)間是多少?
(3)要使汽車不打滑,則其速度最大不能超過多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某著名極限運(yùn)動(dòng)員在美國(guó)新墨西哥州上空,從距地面高度約3.9萬米的氦氣球攜帶的太空艙上跳下,在最后幾千英尺打開降落傘,并成功著陸.假設(shè)降落傘在最后的勻速豎直下降過程中遇到水平方向吹來的風(fēng),若風(fēng)速越大,則降落傘( )
A. 下落的時(shí)間越短
B. 下落的時(shí)間越長(zhǎng)
C. 落地時(shí)速度越小
D. 落地時(shí)速度越大
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