【題目】如圖所示為平面直角坐標(biāo)系xoy,在第一、二象限中有一半圓形的有界磁場(chǎng),圓心在O點(diǎn),半圓的半徑為R,磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在y=R的上方有一沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,在坐標(biāo)原點(diǎn)有一粒子源,可以向第一象限坐標(biāo)平面內(nèi)的任意方向發(fā)射相同速率的帶正電的粒子,粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,粒子的重力可以忽略不計(jì),不考慮粒子間的相互作用。發(fā)現(xiàn)有一粒子從y軸上的P點(diǎn)離開磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng),并且此時(shí)速度方向與y軸正方向成30°,求
(1)粒子速度的大;
(2)出磁場(chǎng)后能垂直進(jìn)入電場(chǎng)的粒子從粒子源射出到經(jīng)過y軸時(shí)所用的時(shí)間;
(3)在y=R上,有粒子能進(jìn)入電場(chǎng)的橫坐標(biāo)范圍。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】試題分析:
(1)由題意和粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡找出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的弦長(zhǎng)和弦切角,根據(jù)弦長(zhǎng)公式即可求出粒子的速度;
(2)分別求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、在磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,再三個(gè)時(shí)間之和即可;
(3)分別找出運(yùn)動(dòng)到y=R直線上最右端的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向,和運(yùn)動(dòng)到y=R直線上最左端的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向,根據(jù)幾何知識(shí)即可求解。
解:(1)由有一粒子從y軸上的P點(diǎn)離開磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng),并且此時(shí)速度方向與y軸正方向成30°可知,此時(shí)OP的連線即為粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的弦長(zhǎng),且弦切解為300,設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,由弦長(zhǎng)公式,即,解得: ,再由洛倫茲力提供向心力即,解得: ;
(2)能垂直進(jìn)入電場(chǎng)的粒子從為點(diǎn)射出后,到達(dá)圓形磁場(chǎng)邊界的速度方向豎直向上,設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡與圓形磁場(chǎng)邊界相交于M點(diǎn),由于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也為R,由幾何關(guān)系可知,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在圓形磁場(chǎng)邊界的左半圓上,設(shè)為N點(diǎn),連接OMN可知, 為等邊三角形,所以粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的圓心角為600,所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,
粒子出磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從M點(diǎn)作垂線與y=R的電場(chǎng)線相交于P點(diǎn),由幾何關(guān)系解得,所以粒子從出磁場(chǎng)到進(jìn)入電場(chǎng)所用的時(shí)間
粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),由幾何關(guān)系可知,M點(diǎn)到y軸的距離為,由電場(chǎng)力方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
解得:
所以總時(shí)間為;
(3)當(dāng)粒子以平行x軸進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),從磁場(chǎng)射出再進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)為在y=R直線上的最右端,設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌跡與圓形磁場(chǎng)邊界的交點(diǎn)為G,過G點(diǎn)作粒子出磁場(chǎng)速度的切線交y=R直線的交點(diǎn)為F,由幾何關(guān)系可知
當(dāng)粒子以平行y軸進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),從磁場(chǎng)射出再進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)為在y=R直線上的最左端,設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌跡與圓形磁場(chǎng)邊界的交點(diǎn)為H,過H點(diǎn)作粒子出磁場(chǎng)速度的切線交y=R直線的交點(diǎn)為I,由幾何關(guān)系可知,所以在y=R上,有粒子能進(jìn)入電場(chǎng)的橫坐標(biāo)范圍。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室有一破損的雙量程電壓表,兩量程分別是3V和15V,其內(nèi)部電路如圖所示,因電壓表的表頭G已燒壞,無法知道其電學(xué)特性,但兩個(gè)精密電阻R1、R2完好,測(cè)得R1=2.9kΩ,R2=14.9kΩ,F(xiàn)有兩個(gè)表頭,外形都與原表頭G相同,已知表頭G1的滿偏電流為1mA,內(nèi)阻為50Ω;表頭G2的滿偏電流0.5mA,內(nèi)阻為200Ω,另有三個(gè)精密定值電阻r1=50Ω,r2=100Ω,r3=150Ω。若保留R1、R2的情況下,對(duì)電壓表進(jìn)行修復(fù),根據(jù)所給條件回答下列問題:
(1)原表頭G滿偏電流I=________,內(nèi)阻r=________
(2)在虛線框中畫出修復(fù)后雙量程電壓表的電路(標(biāo)識(shí)出所選用的相應(yīng)器材符號(hào))________________;
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在如圖所示的電路中,①、②、③處可以接小燈泡、電流表或電壓表(均為理想電表)三種元器件,電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r均保持不變,定值電阻R1︰R2︰R3︰R4=4︰3︰2︰1,小燈泡電阻RL=R1,R1>r,電路中有電流通過,下列說法中正確的是
A. 要使路端電壓最大,則應(yīng)該①接小燈泡,②接電壓表,③接電流表
B. 要使電源輸出功率最大,則應(yīng)該①接電流表,②接小燈泡,③接電壓表
C. 要使電源總功率最大,則應(yīng)該①接電流表,②接電壓表,③接小燈泡
D. 要使閉合電路中電源效率最高,則應(yīng)該①接小燈泡,②接電流表,③接電壓表
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,通電直導(dǎo)線MN和正方形導(dǎo)線框在同一水平面內(nèi),ab邊與MN平行,先給MN中通以如圖乙所示的電流,然后再通以如圖丙所示的正弦交流電,導(dǎo)線和線框始終保持靜止不動(dòng),電流從N到M為正,已知線框中的磁通量與直導(dǎo)線MN中的電流成正比,則下列說法正確的是( )
A. 通以如圖乙所示的電流時(shí),線框中產(chǎn)生的電流先減小后增大
B. 通以如圖乙所示的電流時(shí),線框中的感應(yīng)電流方向始終不變
C. 通以如圖丙所示的電流時(shí),0-t2時(shí)間內(nèi),線框受到的安培力方向不變
D. 通以如圖丙所示的電流時(shí), 時(shí)刻線框中受到的安培力為零
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系,小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。
(1)實(shí)驗(yàn)操作中需平衡小車受到的摩擦力,其目的是______
A.防止小車不能被橡皮筋拉動(dòng)
B.保證橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功
C.防止紙帶上打點(diǎn)不清晰
(2)在正確操作的情況下,某紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的點(diǎn)跡如圖乙所示。則橡皮筋對(duì)小車做完功后,小車獲得的速度是____(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(3)若已知圖乙紙帶上打下左側(cè)第一個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的速度為v1,打下第三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的速度為v3,判斷打下第二個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的速度v2_____(v1+v3)/2(填“等于”、“大于”或“小于”)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象,現(xiàn)將鋅板和銅針分別接在高壓直流電源兩端,鋅板和銅針間產(chǎn)生如圖所示的電場(chǎng)。用弧光燈照射鋅板,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),下列說法正確的是
A. 銅針應(yīng)接電源負(fù)極,鋅板應(yīng)接電源正極
B. 若換用波長(zhǎng)更短的光照射鋅板,電流表指針可能不偏轉(zhuǎn)
C. 若增加弧光燈的光照強(qiáng)度,則電流表指針偏轉(zhuǎn)角度增大
D. 光電子從位置a運(yùn)動(dòng)至位置b的過程,電勢(shì)能增加
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【題目】如圖所示,兩條光滑的絕緣導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的水平部分與圓弧部分平滑連接,兩導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌的水平部分有n段相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中的虛線范同),磁場(chǎng)方向豎直向上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)的寬度為s,相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的間距也為s,大于L,磁場(chǎng)左、右兩邊界均與導(dǎo)軌垂直,現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電阻為r,邊長(zhǎng)為L的正方形金屬框,由圓弧導(dǎo)軌上某高度處?kù)o止釋放,金屬框滑上水平導(dǎo)軌,在水平導(dǎo)軌上滑行一段時(shí)間進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,最終線框恰好完全通過n段磁場(chǎng)區(qū)域,地球表面處的重力加速度為g,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可以忽略不計(jì),求:
(1)金屬框進(jìn)入第1段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中,通過線框某一橫截面的感應(yīng)電量及金屬框完全通過n段磁場(chǎng)區(qū)城的過程中安培力對(duì)線框的總沖量的大小?
(2)金屬框完全進(jìn)入第k(k<n)段磁場(chǎng)區(qū)域前的瞬間,金屬框速度的大。
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【題目】如圖所示,a、b、c、d是正方形的四個(gè)頂點(diǎn),O是正方形對(duì)角線的交點(diǎn)。ad邊和bc邊中點(diǎn)處放有等量異種點(diǎn)電荷+Q、Q,關(guān)于圖中各點(diǎn)電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,下列說法正確的是( )
A. a、O、c三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為
B. a、b、c、d四個(gè)頂點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相等
C. 在兩點(diǎn)電荷連線上,O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大
D. a、b、c、d、O五個(gè)點(diǎn)中O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】電磁脈沖器可以用來測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)輪子的轉(zhuǎn)速。如圖甲是電磁脈沖器的原理圖,一根永久磁鐵外繞有線圈,它的左端靠近一個(gè)非磁性圓盤,圓盤上均勻分布著小磁片(當(dāng)磁片靠近磁鐵時(shí)被磁化)。當(dāng)圓盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),輸出電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示,下列分析正確的是 ( )
A. 圓盤轉(zhuǎn)速越大,電流最大值不變,交變電流頻率越高
B. 交變電流的頻率與小磁片的個(gè)數(shù)無關(guān)
C. 若某次測(cè)得交變電流的頻率為104Hz,小磁片的個(gè)數(shù)為100個(gè),則該非磁性圓盤的轉(zhuǎn)速為100 r/s
D. 線圈匝數(shù)越多,交變電流的頻率越高
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