如圖甲所示,兩水平放置的平行金屬板E、F相距很近,上面分別有小孔O′、O,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌與E、F接觸良好,且導(dǎo)軌在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距L=0.50m,金屬棒MN緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng).其速度圖象如圖乙,若向右速度方向?yàn)檎较,從t=0時(shí)刻開(kāi)始,由F板小孔O處連續(xù)不斷以垂直于F板方向飄入質(zhì)量為m=3.2×10-21kg,電荷量q=1.6×10-19C的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小,可視為零).在E板外側(cè)有一矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=10T,粒子經(jīng)過(guò)加速后從AB邊中點(diǎn)與AB成30°角垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng),AB相距d=10cm,AD邊足夠長(zhǎng),B1、B2方向如圖甲(粒子重力及相互間作用不計(jì)),求(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字):
精英家教網(wǎng)(1)在0~4.0s內(nèi),哪些時(shí)刻發(fā)出的粒子能從磁場(chǎng)邊界AD邊飛出?
(2)粒子從磁場(chǎng)邊界AD射出來(lái)的范圍為多少?
分析:(1)根據(jù)題意畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)從AD邊出來(lái)的極限情況,根據(jù)運(yùn)動(dòng)圖象結(jié)合幾何知識(shí)求解粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑,再根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力解得速度的范圍,再由v-t圖象找到對(duì)應(yīng)的時(shí)間即可;
(2)任由圖象的幾何關(guān)系進(jìn)行求解.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)要從AD邊飛出,臨界兩條軌跡如右圖,
由幾何關(guān)系,軌道半徑分別為r1=d,r2=
d
3
,于是
d
3
≤r≤d   
粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,有:
qvB2=m
v
 
2
r
…①
在兩板間加速,由功能關(guān)系有:qU=
1
2
mv2…②
MN切割磁感線,得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:U=B1Lv1…③
聯(lián)立①②③式得:r=
1
B2
?
m
q
2B 1Lv1

5
9
m/s≤v1≤5m/s,v1的方向必須向右,
由v-t圖可得時(shí)間范圍是0.056s~0.50s和1.5s~1.9s  
(2)由臨界軌跡和幾何關(guān)系易知:在AD上射出范圍的長(zhǎng)度是:
d+
2
3
dsin60°=(1+
3
3
)d=0.16m
答:(1)在0~4.0s內(nèi),0.056s~0.50s和1.5s~1.9s發(fā)出的粒子能從磁場(chǎng)邊界AD邊飛出.
(2)粒子從磁場(chǎng)邊界AD射出來(lái)的范圍為0.16m.
點(diǎn)評(píng):此題的關(guān)鍵是根據(jù)題意畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡圖,會(huì)利用幾何知識(shí)進(jìn)行求解,體現(xiàn)數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用.
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:閱讀理解

在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們不僅完成了課本原來(lái)的實(shí)驗(yàn),還用相同的器材進(jìn)行多方面的探索及嘗試.下面是甲、乙兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答相關(guān)的問(wèn)題:
(Ⅰ)甲組同學(xué)采用如圖1所示的裝置,由斜槽和水平槽構(gòu)成.將復(fù)寫(xiě)紙與白紙鋪在水平放的木板上,重垂線所指的位置為O.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使a球從斜槽上某一固定位置由靜止開(kāi)始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復(fù)上述操作多次,得到多個(gè)落點(diǎn)痕跡平均位置P;再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓a球仍從固定位置由靜止開(kāi)始滾下,與b球發(fā)生對(duì)心正碰,碰后a球不被反彈.碰撞后a、b球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡.重復(fù)這種操作多次得到多個(gè)落點(diǎn)痕跡平均位置M、N.
(1)若a球質(zhì)量為m1,半徑為r1;b球質(zhì)量為m2,半徑為r2.則
C
C

A.m1>m2 r1>r2    B.m1>m2 r1<r2
C.m1>m2 r1=r2     D.m1<m2 r1=r2
(2)以下提供的器材中,本實(shí)驗(yàn)必需的有
AC
AC

A.刻度尺   B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器    C.天平   D.秒表
(3)設(shè)a球的質(zhì)量為m1,b球的質(zhì)量為m2,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為(用m1、m2、OM、OP、ON表示)
m1OP=m1OM+m2ON
m1OP=m1OM+m2ON

(Ⅱ)乙組同學(xué)誤將重錘丟失,為了繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)則將板斜放,上端剛好在槽口拋出點(diǎn),標(biāo)記為O.板足夠長(zhǎng)小球都能落在板上,如圖2,采用甲組同學(xué)相同的操作步驟完成實(shí)驗(yàn).
(4)對(duì)該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)的判斷正確的是
BD
BD

A.乙組同學(xué)無(wú)法完成驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
B.秒表也不是乙組同學(xué)的必需器材
C.乙組同學(xué)必須測(cè)量斜面傾角θ
D.圖2中N為b球碰后落點(diǎn)
(5)設(shè)a球的質(zhì)量為m1,b球的質(zhì)量為m2,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為
m1
OP
=m1
OM
+m2
ON
m1
OP
=m1
OM
+m2
ON

(6)如果a,b球的碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為
m1OP=m1OM+m2ON
m1OP=m1OM+m2ON
. (要求第(5)(6)結(jié)論用m1、m2、OM、OP、ON表示)  

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

借助計(jì)算機(jī),力傳感器的掛鉤與其它物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出來(lái).為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān),某同學(xué)在老師的指導(dǎo)下做了一系列實(shí)驗(yàn):將滑塊平放在長(zhǎng)木板上,用力傳感器沿長(zhǎng)木板水平拉滑塊,改變拉力直到將滑塊拉動(dòng);再在長(zhǎng)木板上鋪上毛巾,并在滑塊上放上砝碼,重復(fù)前一個(gè)過(guò)程,得到的圖線分別如圖甲、乙所示.

(1)由圖乙知:在t1~t2這段時(shí)間內(nèi),滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是
靜止
靜止
(填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”),滑塊受到的最大靜摩擦力為
F1
F1
(填“F1”或“F2”).
(2)結(jié)合甲、乙兩圖,
不能
不能
(填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關(guān)的結(jié)論.

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科目:高中物理 來(lái)源:2012-2013學(xué)年湖北省黃岡市高三上學(xué)期期末考試?yán)砜凭C合物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題

(5分)借助計(jì)算機(jī),力傳感器的掛鉤與其它物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出來(lái)。為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān),某同學(xué)在老師的指導(dǎo)下做了一系列實(shí)驗(yàn):將滑塊平放在長(zhǎng)木板上,用力傳感器沿長(zhǎng)木板水平拉滑塊,改變拉力直到將滑塊拉動(dòng);再在長(zhǎng)木板上鋪上毛巾,并在滑塊上放上砝碼,重復(fù)前一個(gè)過(guò)程,得到的圖線分別如圖甲、乙所示。

(1)由圖乙知:在t1~ t2這段時(shí)間內(nèi),滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是          (填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”),滑塊受到的最大靜摩擦力為          (填“F1”或“F2”)。

(2)結(jié)合甲、乙兩圖,         (填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關(guān)的結(jié)論。

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2014屆重慶市高二下學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題

 I.在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材:

A.小電珠(3.8 V,1.5 W)

B.直流電源(電動(dòng)勢(shì)4.5 V,內(nèi)阻約0.4 Ω)

C.電流表(量程0~500 mA,內(nèi)阻約0.5 Ω)

D.電壓表(量程0~5 V,內(nèi)阻約5000 Ω)

E.滑動(dòng)變阻器R1(0~5 Ω,額定電流2 A)

F.滑動(dòng)變阻器R2(0~5K Ω,額定電流1 A)

G.開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干

如果既要滿足測(cè)量要求,又要使測(cè)量誤差較小,應(yīng)選擇如圖所示的四個(gè)電路中的________,應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是________.

II.在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們不僅完成了課本原來(lái)的實(shí)驗(yàn),還用相同的器材進(jìn)行多方面的探索及嘗試。下面是甲、乙兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答相關(guān)的問(wèn)題:

甲組同學(xué)采用如圖1所示的裝置,由斜槽和水平槽構(gòu)成。將復(fù)寫(xiě)紙與白紙鋪在水平放的木板上,重垂線所指的位置為O。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使a球從斜槽上某一固定位置由靜止開(kāi)始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復(fù)上述操作多次,得到多個(gè)落點(diǎn)痕跡平均位置P;再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓a球仍從固定位置由靜止開(kāi)始滾下,與b球發(fā)生對(duì)心正碰,碰后a球不被反彈。碰撞后a、b球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡.重復(fù)這種操作多次得到多個(gè)落點(diǎn)痕跡平均位置M、N.

(1)若a球質(zhì)量為m1,半徑為r1;b球質(zhì)量為m2,半徑為r2. 則      

A.m1>m2 r1>r2    B.m1>m2 r1<r2

C.m1>m2 r1=r2   D.m1<m2 r1=r2

(2)以下提供的器材中,本實(shí)驗(yàn)必需的有       

A.刻度尺           B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.天平             D.秒表

(3)設(shè)a球的質(zhì)量為m1,b球的質(zhì)量為m2,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為(用m1、m2、OM、OP、ON表示)                                      

 

乙組同學(xué)誤將重錘丟失,為了繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)則將板斜放,上端剛好在槽口拋出點(diǎn),標(biāo)記為O.板足夠長(zhǎng)小球都能落在板上,如圖2,采用甲組同學(xué)相同的操作步驟完成實(shí)驗(yàn)。

(4)對(duì)該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)的判斷正確的是      

A.乙組同學(xué)無(wú)法完成驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 

B.秒表也不是乙組同學(xué)的必需器材

C.乙組同學(xué)必須測(cè)量斜面傾角θ      

D.圖2中N為b球碰后落點(diǎn)

(5)設(shè)a球的質(zhì)量為m1,b球的質(zhì)量為m2,則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為                    。    

(6)如果a,b球的碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為              。 (要求第(5) (6)結(jié)論用m1、m2、OM、OP、ON表示) 

 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

借助計(jì)算機(jī),力傳感器的掛鉤與其它物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出來(lái).為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān),某同學(xué)在老師的指導(dǎo)下做了一系列實(shí)驗(yàn):將滑塊平放在長(zhǎng)木板上,用力傳感器沿長(zhǎng)木板水平拉滑塊,改變拉力直到將滑塊拉動(dòng);再在長(zhǎng)木板上鋪上毛巾,并在滑塊上放上砝碼,重復(fù)前一個(gè)過(guò)程,得到的圖線分別如圖甲、乙所示.

(1)由圖乙知:在t1~t2這段時(shí)間內(nèi),滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是______(填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”),滑塊受到的最大靜摩擦力為_(kāi)_____(填“F1”或“F2”).
(2)結(jié)合甲、乙兩圖,______(填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關(guān)的結(jié)論.

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