【題目】如圖甲所示,在直角坐標(biāo)系xoy中,x軸的上方有寬度為a、垂直于紙面向外的足夠大的勻強(qiáng)磁場,在x軸下方存在一周期性變化的勻強(qiáng)電場,規(guī)定沿+y方向?yàn)殡妶稣较颉R毁|(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,t=0時(shí)刻在電場中y軸上的某點(diǎn)由靜止釋放。不計(jì)離子重力。

⑴若x軸下方的周期性變化的電場如圖乙所示(E0T已知),離子恰好在t=0.5T時(shí)通過x軸并能夠從勻強(qiáng)磁場上邊界穿出磁場,求離子通過x軸時(shí)的速度大小和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件。

⑵若在如圖乙所示的電場中,離子在y軸上的A點(diǎn)(圖中未畫出)由靜止釋放,在電場中經(jīng)過n個周期正好到達(dá)x軸,在磁場中偏轉(zhuǎn)后又回到電場中。已知離子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間小于2TA點(diǎn)到x軸的距離和離子回到電場中后沿-y軸方向運(yùn)動的最大距離相等。求A點(diǎn)到x軸的距離和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的可能值。

⑶若在x軸上固定一厚度不計(jì)的特殊薄板,使離子每穿過一次x軸后電荷量不變,動能變?yōu)榇┻^前的倍。x軸下方的周期性變化的電場示意圖如圖丙所示,當(dāng)離子在電場中運(yùn)動時(shí),電場方向沿+y方向,當(dāng)離子在磁場中運(yùn)動時(shí),電場方向沿-y方向。x軸上方的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,離子在y軸上由靜止釋放時(shí)與x軸間距也為a,且離子不會從勻強(qiáng)磁場的上邊界穿出。求離子能夠到達(dá)的橫坐標(biāo)x的最大值和離子在電場中運(yùn)動的總時(shí)間。

【答案】(1) (2)(3)

【解析】(1)粒子在電場中一直加速,在t=0.5T時(shí)通過x軸時(shí)其速度:

離子在0-T/2內(nèi)勻加速運(yùn)動,加速度大小分為

離子在勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動,

r>a

得:

⑵離子在-T內(nèi)的加速度大小為

離子在第n個周期內(nèi)位移:

時(shí)間內(nèi):

時(shí)間內(nèi):

A點(diǎn)到x軸的距離

離子在磁場中運(yùn)動的周期:

由題意可知:離子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間 (k=01)

得:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的可能值:或者

(3)離子在y軸上由靜止釋放到達(dá)x軸時(shí)速度:

歷時(shí)

由題意可知,離子在y軸上方第1、2、3……n次做半圓周運(yùn)動時(shí)速度大小分別為

、……

離子能夠到達(dá)的x軸的最大值:

當(dāng)n→∞時(shí),

由題意可知,離子在y軸上方第1、2、3……n次做半圓周運(yùn)動,經(jīng)過x軸后速度大小分別為、……

離子在電場中運(yùn)動的總時(shí)間:

當(dāng)n→∞時(shí),

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)準(zhǔn)備自己動手制作一個歐姆表,可以選擇的器材如下:

電池E(電動勢和內(nèi)阻均未知)

表頭G(刻度清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,內(nèi)阻未知)

電壓表V(量程為1.5V,內(nèi)阻Rv=1000Ω)

滑動變阻器R1(0~10Ω)

電阻箱R2(0~1000Ω)

開關(guān)一個,理想導(dǎo)線若干

(1)為測量表頭G的量程,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路。圖中電源即電池E. 閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器R1滑片至中間位置附近某處,并將電阻箱阻值調(diào)到40Ω時(shí),表頭恰好滿偏,此時(shí)電壓表V的示數(shù)為1.5V;將電阻箱阻值調(diào)到115Ω,微調(diào)滑動變阻器R1滑片位置,使電壓表V示數(shù)仍為1.5V,發(fā)現(xiàn)此時(shí)表頭G的指針指在如圖乙所示位置,由以上數(shù)據(jù)可得表頭G的內(nèi)阻Rg=______Ω,表頭G的量程Ig=_____mA.

(2)該同學(xué)接著用上述器材測量該電池E的電動勢和內(nèi)阻,測量電路如圖丙所示,電阻箱R2的阻值始終調(diào)節(jié)為1000Ω:圖丁為測出多組數(shù)據(jù)后得到的圖線(U為電壓表V的示數(shù),I為表頭G的示數(shù)),則根據(jù)電路圖及圖線可以得到被測電池的電動勢E=______V,內(nèi)阻r=______.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)該同學(xué)用所提供器材中的電池E、表頭G及滑動變阻器制作成了一個歐姆表,利用以上(1)、(2)問所測定的數(shù)據(jù),可知表頭正中央刻度為____.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】學(xué)習(xí)小組正在進(jìn)行測量某金屬導(dǎo)體電阻率的實(shí)驗(yàn)。取該金屬制成的一個圓柱形導(dǎo)體,用游標(biāo)卡尺測量其長度L、用螺旋測微器測量其直徑d,如圖所示。

請讀出長度L和直徑d,L=__________cm,d=________mm。

設(shè)圓柱形導(dǎo)體的電阻為Rx,接入如圖所示的電路中。請將以下實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整:

第一步:閉合開關(guān)S前先將滑動變阻器R的滑動頭P滑到最______端(填”);

第二步:調(diào)節(jié)電阻箱R2,使其處于某一適當(dāng)值;

第三步:閉合開關(guān)S,移動滑動頭,使電流計(jì)G有適當(dāng)?shù)淖x數(shù);

第四步:調(diào)節(jié)R2,________;

第五步:讀出R2,可得:Rx=_________;(用R1、R2、R3表示)

第六步:用d、L、R1、R2、R3表示電阻率 ________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩端開口的U形管粗細(xì)均勻,左右兩管豎直,底部的直管水平,水銀柱的長度如圖中標(biāo)注所示,水平管內(nèi)兩端空氣柱a、b的長度分別為10cm、5cm。在左管內(nèi)緩慢注入一定量的水銀,穩(wěn)定后右管的水銀面比原來高10cm。已知大氣壓強(qiáng)P0=76cmHg,管內(nèi)外的溫度相同且始終不變。求向左管注入的水銀柱長度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為測量一未知電源的電動勢和內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路,電路中所用到的器材規(guī)格如下

待測電源:電動勢約為5V,內(nèi)阻約為幾十歐姆

定值電阻:R0=10Ω

定值電阻R1:有兩種規(guī)格可供選擇,阻值分別為1kΩ3kΩ

電阻箱R2:0~9999Ω

電壓表:量程0~3V,內(nèi)阻RV=3kΩ

開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)為了減小測量誤差,定值電阻R1應(yīng)該選用的規(guī)格為________________;

(2)根據(jù)電路圖連接電路,閉合開關(guān)后,將電阻箱的阻值由零開始逐漸調(diào)大,記錄下若干組電阻箱R2和電壓表的讀數(shù);

(3)該同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線,得到如圖乙所示直線,直線與縱軸的截距為b=0.4,斜率k=8.0,則可求得電動勢E=___________V,內(nèi)阻r=___________Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】描繪小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的規(guī)格為“3.0V,0.5A”,實(shí)驗(yàn)電路如圖9所示,F(xiàn)備有下列器材:

A.電流表A(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)

B.電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)

C.滑動變阻器R1(0~5Ω,3.0A)

D.滑動變阻器R2(0~100Ω,1.25A)

E.電源E(電動勢為3.0V,內(nèi)阻不計(jì))

F.開關(guān)S和若干導(dǎo)線

為了調(diào)節(jié)方便,滑動變阻器應(yīng)選用____(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母)

②請根據(jù)圖中的電路,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖中的器材連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路。(不要改動已連接的導(dǎo)線)

③測得通過小燈泡的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù),如下表所示。

組數(shù)

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0

0.20

0.50

1.00

1.50

2.00

3.00

I/A

0

0.09

0.21

0.34

0.40

0.46

0.50

根據(jù)上表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在圖所示的坐標(biāo)圖上作出該燈泡的IU圖線。由圖線發(fā)現(xiàn)在電流I增大過程中,小燈泡電阻_____________(選填減小”、“不變增大”)。

④由IU圖線可知,小燈泡兩端電壓為2.4V時(shí)的實(shí)際功率是_________W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

⑤滑動變阻器a端與滑片P之間的電阻為RX,滑動變阻器最大阻值為RP,若在該實(shí)驗(yàn)中分別接入滑動變阻器R1、R2調(diào)整小燈泡兩端的電壓U,則在額定電壓范圍內(nèi),U 變化的圖像可能正確的是___。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示為一列簡諧橫波在t=2s時(shí)的波形圖,圖乙為這列波上P點(diǎn)的振動圖像,下列說法正確的是( )

A. 該橫波向右傳播,波速為0.4m/s

B. t=2s時(shí),Q點(diǎn)的振動方向?yàn)?/span>y軸負(fù)方向

C. r=2st=7s內(nèi),P質(zhì)點(diǎn)沿x軸向右平移2.0m

D. t=2st=7s內(nèi),Q質(zhì)點(diǎn)通過的路程為30cm

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,x軸在水平地面上,y軸豎直向上,在y軸上的P點(diǎn)分別沿x軸正方向和y軸正方向以相同大小的初速度拋出兩個小球ab,不計(jì)空氣阻力,若b上行的最大高度等于P點(diǎn)離地的高度,則從拋出到落地,有( 。

A. a的運(yùn)動時(shí)間是b的運(yùn)動時(shí)間的

B. a的位移大小是b的位移大小的

C. a,b落地時(shí)的速度相同,因此動能一定相同

D. a,b落地時(shí)的速度不同,但動能可能相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】節(jié)能的LED燈越來越普及,而驅(qū)動LED發(fā)光需要恒流源。如圖所示,電路中的電壓表、電流表都是理想電表,電源是一個恒流源(該恒流源輸出的電流大小方向都不變),在改變R2的過程中,電壓表的讀數(shù)為U,電流表A的讀數(shù)為I,電流表A1的讀數(shù)為I1,電流表A2的讀數(shù)為I2,它們的變化量的絕對值分別為ΔU、ΔI、ΔI1、ΔI2,以下說法正確的是(

A.

B.

C.

D. 當(dāng)R2= R1時(shí),滑動變阻器R2消耗的電功率最大

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