【題目】(16分)邊長為3L的正方形區(qū)域分成相等的三部分,左右兩側(cè)為勻強(qiáng)磁場,中間區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場,如圖所示。左側(cè)磁場垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,右側(cè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,方向垂直紙面向里,中間區(qū)域電場方向與正方形區(qū)域的上下邊界平行。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬板的正極板開始由靜止被加速,加速電壓為U,加速后粒子從a點(diǎn)進(jìn)入左側(cè)磁場且與左邊界的角度θ=30°,又從距正方形上下邊界等間距的b點(diǎn)沿與電場平行的方向進(jìn)入電場,不計(jì)粒子的重力。求:
(1)粒子經(jīng)過平行金屬板加速后的速度大小v;
(2)左側(cè)磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B1;
(3)若B2=,電場強(qiáng)度E的取值在什么范圍內(nèi)時粒子能從右側(cè)磁場的上邊緣cd間離開?
【答案】(1)v=(3分) (2)B1=(5分) (3)≤E≤(8分)
【解析】(1)粒子在平行金屬板間被加速的過程中,根據(jù)動能定理有:qU=-0(2分)
解得粒子經(jīng)過平行金屬板加速后的速度大小為:v=(1分)
(2)根據(jù)題意,作出粒子的運(yùn)動軌跡圖,如圖所示。
根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知,粒子在左側(cè)磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,速度偏轉(zhuǎn)角為:α=90°-θ=60°
其軌道半徑為:R1==(2分)
粒子做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有:qvB1=(2分)
解得:B1=(1分)
(3)設(shè)粒子經(jīng)中間電場加速后速度為v′,要使粒子能從上邊緣cd間離開,其臨界情況分別為剛好從c點(diǎn)和軌跡與右邊界相切離開,對應(yīng)的速度分別為v′min和v′m,軌道半徑分別為R2min和R2m
由圖中幾何關(guān)系可知:R2min=,R2m=L(2分)
即粒子能從上邊緣cd間離開時對應(yīng)的軌道半徑滿足:≤R2≤L(1分)
根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式有:qv′B2=(2分)
在中間電場運(yùn)動的過程,由動能定理有:qEL=-(2分)
解得電場強(qiáng)度需滿足的條件為:≤E≤(1分)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強(qiáng)磁場B和勻強(qiáng)電場E組成的速度選擇器,然后粒子通過平板S上的狹縫P,進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場B',最終打在AlA2上.下列表述正確的是
A. 粒子帶負(fù)電
B. 所有打在AlA2上的粒子,在磁場B'中運(yùn)動時間都相同
C. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于
D. 粒子打在AlA2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大
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【題目】如圖甲所示,一寬為l的勻強(qiáng)磁場B區(qū)域,磁場方向垂直于紙面向里。一個邊長為a(l>a)的正方形導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過該磁場區(qū)域,導(dǎo)線框電阻為R,在運(yùn)動過程中,線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行。取它剛進(jìn)入磁場的時刻t=0,線框中感應(yīng)電流隨時間變化的規(guī)律I–t圖象如圖乙所示,則
A.在第1 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流為逆時針方向,大小恒定為0.3 A
B.在第2 s內(nèi),穿過線框的磁通量最大,感應(yīng)電流大小恒定為0.6 A
C.在第3 s內(nèi),線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向,大小恒定為0.3 A
D.在第1 s內(nèi),線框中C點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢,感應(yīng)電流大小為0
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【題目】如圖所示,OO'為圓柱筒的軸線,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場的磁感線平行于軸線方向,在圓筒壁上布滿許多小孔,如aa'、bb'、cc'···,其中任意兩孔的連線均垂直于軸線,有許多同一種比荷為的正粒子,以不同速度、入射角射入小孔,且均從直O(jiān)O'軸線的對稱的小孔中射出,入射角為30°正粒子的速度大小為 km/s、則入射角為45°的粒子速度大小為
A.0.5 km/s B.1 km/s C.2 km/s D.4 km/s
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【題目】“套圈圈”是大人和小孩都喜愛的一種游戲.某大人和小孩直立在界外,在同一豎直線上不同高度分別水平拋出小圓環(huán),并恰好套中前方同一物體,假設(shè)小圓環(huán)的運(yùn)動可以視作平拋運(yùn)動,則( )
A. 大人拋出的圓環(huán)運(yùn)動時間較短
B. 大人應(yīng)以較小的速度拋出圓環(huán)
C. 小孩拋出的圓環(huán)運(yùn)動發(fā)生的位移較大
D. 小孩拋出的圓環(huán)單位時間內(nèi)速度變化量較小
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【題目】圓周運(yùn)動是_______運(yùn)動,______運(yùn)動必有加速度,勻速圓周運(yùn)動的加速度指向________。
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【題目】如圖所示為氫原子能級示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4 的激發(fā)態(tài),當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干種不同頻率的光子,下列說法正確的是
A. 這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光子
B. 由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光頻率最小
C. 由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的光波長最長
D. 用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)
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【題目】(5分)一列簡諧橫波沿x軸的負(fù)方向傳播,振幅為4cm,周期為T。已知在t=0時刻波上平衡位置相距40cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是2cm,但運(yùn)動方向相反,其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動,如圖所示,下列說法正確的是_______。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.該列簡諧橫波波長可能為7.5cm
B.該列簡諧橫波波長可能為3cm
C.質(zhì)點(diǎn)a振動周期是1.2s
D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a的位移為+4cm時,質(zhì)點(diǎn)b的位移為0
E.在t=時刻質(zhì)點(diǎn)b的位移是–4cm
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【題目】(10分)如圖1所示水平放置的氣缸內(nèi)被活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,氣體的溫度為17 ℃,活塞與氣缸底的距離L1=12 cm,離氣缸口的距離L2=3 cm,將氣缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置,待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱,使活塞上表面剛好與氣缸口相平為止如圖2所示。已知g=10 m/s2,大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa,活塞的橫截面積S=100 cm2,質(zhì)量m=20 kg,活塞可沿氣缸壁無摩擦滑動但不漏氣,求:
(i)活塞上表面剛好與氣缸口相平時氣體的溫度為多少?
(ii)在對氣缸內(nèi)氣體逐漸加熱的過程中,氣體吸收340 J的熱量,則氣體增加的內(nèi)能多大?
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