(18分)如圖(a)所示,有兩級(jí)光滑的絕緣平臺(tái),高一級(jí)平臺(tái)距離絕緣板的中心O的高度為h,低一級(jí)平臺(tái)高度是高一級(jí)平臺(tái)高度的一半.絕緣板放在水平地面上,板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,一輕質(zhì)彈簧一端連接在絕緣板的中心,另一端固定在墻面上。邊界GH左邊存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化情況如圖(b)所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.有一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣以一定初速滑過(guò)平臺(tái)后在t=0時(shí)刻垂直于邊界GH進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)中,設(shè)小球剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)磁場(chǎng)方向向外且為正值.小球做圓周運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)處恰好與絕緣板發(fā)生彈性碰撞,碰撞后小球立即垂直于邊界GH返回并滑上低一級(jí)平臺(tái),絕緣板從C開始向右壓縮彈簧的最大距離為S到達(dá)D,求:
⑴ 磁場(chǎng)變化的周期T;
⑵ 小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣滑出的初速度v;
⑶ 絕緣板的質(zhì)量M;
⑷ 絕緣板壓縮彈簧具有的彈性勢(shì)能EP.
⑴ ⑵ ⑶ 3m ⑷ 3μmgS.
解析試題分析:⑴帶電小球垂直于邊界GH進(jìn)入復(fù)合場(chǎng),運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)恰與絕緣板碰撞,碰后能返回平臺(tái),說(shuō)明小球在復(fù)合場(chǎng)中 qE=mg 1分
洛侖茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,且經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周到達(dá)O點(diǎn),碰后再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期回到二級(jí)平臺(tái).由 qvB=m 1分
T= 1分
得到帶電粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的周期公式 T= 1分
①②消去q,得交變磁場(chǎng)變化的周期 T= 1分
⑵由牛頓第二定律有:qvB=m
由幾何關(guān)系有:r=h/2 1分
①③④聯(lián)立,解得: v= 2分
⑶設(shè)小球碰撞后的速度大小為V,絕緣板的速度大小為Vm。則題意可知,小球返回的半徑r′==,又根據(jù)r=可得:則V= 1分
小球與絕緣板碰撞過(guò)程中,以小球和絕緣板為系統(tǒng),動(dòng)量守恒。
有:mv= mV+MVm 2分
而小球與絕緣板發(fā)生的是彈性碰撞,它們構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,有:
有: mv2=mV2+MVm2 2分
⑤⑥⑦聯(lián)立解得:M=3m 1分
⑷絕緣板從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)的過(guò)程中,根據(jù)功能關(guān)系有:
EP+μMgS=MVm2 2分
①③⑤⑥⑦⑨⑩聯(lián)立解得:EP= 3μmgS. 2分
考點(diǎn):本題考查帶電粒子在混合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒、功能關(guān)系。
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN,其電阻不計(jì),間距d=0.5m,P、M兩端接有一只理想電壓表,整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置,其電阻均為r=0.1Ω,質(zhì)量均為m=0.5kg,與導(dǎo)軌接觸良好,F(xiàn)固定棒ab,使cd在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始做加速運(yùn)動(dòng)。求
(1)棒cd哪端電勢(shì)高?
(2)當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時(shí),棒cd的加速度多大?
(3)棒cd能達(dá)到的最大速度vm。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,兩平行金屬板A、B的板長(zhǎng)L=0.2m,板間距d=0.2m,兩金屬板間加如圖乙所示的交變電壓,并在兩板間形成交變的勻強(qiáng)電場(chǎng),忽略其邊緣效應(yīng),在金屬板上側(cè)有一方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其上下寬度D= 0.4m,左右范圍足夠大,邊界MN和PQ均與金屬板垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B =1×l0-2T.在極板下側(cè)中點(diǎn)O處有一粒子源,從t=0時(shí)起不斷地沿著OO’發(fā)射比荷=1×l08 C/kg.初速度為v0=2×l05m/s的帶正電粒子,忽略粒子重力、粒子間相互作用以及粒子在極板間飛行時(shí)極板間的電壓變化.
(1)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的最大速率;
(2)對(duì)于能從MN邊界飛出磁場(chǎng)的粒子,其在磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的間距s是否為定值?若是,求該值;若不是,求s與粒子由O出發(fā)的時(shí)刻t之間的關(guān)系式;
(3)定義在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間最長(zhǎng)的粒子為{A類粒子},求出{A類粒子}在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間,以及由O出發(fā)的可能時(shí)刻.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖甲所示,兩塊長(zhǎng)為L(zhǎng)(L未知)的平行金屬板M、N,彼此正對(duì),板間距亦為L(zhǎng),F(xiàn)將N板接地,M上電勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。兩平行金屬板左邊緣的中線處放置一個(gè)粒子源,能沿中線方向連續(xù)不斷地放出一定速度的帶正電粒子。已知帶電粒子的荷質(zhì)比,粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計(jì)。若某時(shí)刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板右邊緣離開電場(chǎng)(設(shè)在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi),可以把板間的電場(chǎng)看作是恒定的),同時(shí)進(jìn)入金屬板右方磁感強(qiáng)度為T,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一段時(shí)間后正粒子垂直打在屏PQ上,屏PQ與金屬板右邊緣的距離為d=0.5m。
求
①粒子在磁場(chǎng)中的速度?
②為完成以上運(yùn)動(dòng)帶電粒子應(yīng)在哪個(gè)時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(18分)如圖,空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向?yàn)閥軸正方向,磁場(chǎng)方向垂直于xy平面(紙面)向外,電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以隨意加上或撤除,重新加上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)與撤除前的一樣.一帶正電荷的粒子從P(x=0,y=h)點(diǎn)以一定的速度平行于x軸正向入射.這時(shí)若只有磁場(chǎng),粒子將做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng);若同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng),粒子恰好做直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在,只加電場(chǎng),當(dāng)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x=R0平面(圖中虛線所示)時(shí),立即撤除電場(chǎng)同時(shí)加上磁場(chǎng),粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng),其軌跡與x軸交于M點(diǎn).不計(jì)重力.求:
⑴粒子到達(dá)x=R0平面時(shí)速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸的距離;
⑵M點(diǎn)的橫坐標(biāo)xM.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(18分)如圖所示,在y>0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向;在y<0的空間中存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直xy平面(紙面)向外.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子,經(jīng)過(guò)y軸上y=h處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0,方向沿x軸正方向;然后,經(jīng)過(guò)x軸上x=4h處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),轉(zhuǎn)半圈后并經(jīng)過(guò)y軸上的P3點(diǎn).不計(jì)重力.求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;
(2)粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向;
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(8分)如圖所示,相距為d的虛線AB、CD之間存在著水平向左的、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),M、N是平行于電場(chǎng)線的一條直線上的兩點(diǎn),緊靠CD邊界的右側(cè)有一O點(diǎn),與N點(diǎn)相距為l,在O點(diǎn)固定一電荷量為(k為靜電力常量)的正點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)只存在于CD邊界的右側(cè)。今在M點(diǎn)釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電量為-e的電子(重力不計(jì))。求:
(1)電子經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速度大小。
(2)判斷電子在CD右側(cè)做什么運(yùn)動(dòng),并求出電子從M點(diǎn)釋放后經(jīng)過(guò)N點(diǎn)的時(shí)間。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(14分)在xOy平面第Ⅰ、Ⅱ象限中,存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E=,在第Ⅲ、Ⅳ象限中,存在垂直于xOy平面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=B,B2=2B.帶電粒子a、b分別從第Ⅰ、Ⅱ象限的P、Q兩點(diǎn)(圖中沒(méi)有標(biāo)出)由靜止釋放,結(jié)果兩粒子同時(shí)分別進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2中,再經(jīng)過(guò)時(shí)間t第一次經(jīng)過(guò)y軸時(shí)恰在點(diǎn)M(0,-l)處發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)兩粒子的速度在同一直線上,碰撞前帶電粒子b的速度方向與y軸正方向成60°角,不計(jì)粒子重力和兩粒子間相互作用.求:
(1)兩帶電粒子的比荷及在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)帶電粒子釋放的位置P、Q兩點(diǎn)坐標(biāo)及釋放的時(shí)間差.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(12分)足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PK表面粗糙,與水平面之間的夾角為α,間距為L(zhǎng)。垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,MP間接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,其他電阻不計(jì)。如圖所示,用恒力F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿ab,使金屬桿由靜止開始運(yùn)動(dòng),桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm,t s末金屬桿的速度為v1,,前t s內(nèi)金屬桿的位移為x,(重力加速度為g)求:
(1)金屬桿速度為v1時(shí)加速度的大小;
(2)整個(gè)系統(tǒng)在前t s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無(wú)主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com