【題目】如圖所示,在xOy平面內(nèi)第象限有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為 N/C。y軸右側(cè)有一個邊界為圓形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,圓心O位于x軸上,半徑為r=0.02 m,磁場最左邊與y軸相切于O點(diǎn),磁場方向垂直紙面向里。第象限內(nèi)與x軸相距為 m處,有一平行于x軸長為l=0.04 m的屏PQ,其左端Py軸的距離為0.04 m。一比荷為C/kg帶正電的粒子,從電場中的M點(diǎn)以初速度m/s垂直于電場方向向右射出,粒子恰能通過y軸上的N點(diǎn)。已知M點(diǎn)到y軸的距離為s=0.01 m,N點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為 m,不計(jì)粒子的重力。求:

(1)粒子通過N點(diǎn)時(shí)的速度大小與方向;

(2)要使粒子打在屏上,則圓形磁場區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件;

(3)若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T,且圓形磁場區(qū)域可上下移動,則粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間。

【答案】(1) m/s, (2) (3)s

【解析】試題(1)設(shè)粒子通過N點(diǎn)時(shí)的速度為v,速度與豎直方向的夾角為θ,粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動有:

又由牛頓第二定律有:

代入數(shù)據(jù)解得m/s

2)由分析知粒子通過N點(diǎn)后將沿半徑方向進(jìn)入圓形磁場區(qū)域。

粒子垂直進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動有:

粒子剛好打在P點(diǎn)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)設(shè)為,此時(shí)粒子的軌跡半徑為

由幾何關(guān)系有:

代入數(shù)據(jù)解得

粒子剛好打在Q點(diǎn)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最弱設(shè)為,此時(shí)粒子的軌跡半徑為

由幾何關(guān)系有:

代入數(shù)據(jù)解得

綜合得粒子要打在屏上磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足:

3)粒子的軌跡半徑為m

設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心角為α,弦長為,由幾何關(guān)系有:

要使粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間最長,則解得

設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動的周期為T有:s

粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間為:s

練習(xí)冊系列答案
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【題目】在光滑水平面上有一物塊始終受水平恒力F的作用而運(yùn)動,在其正前方固定一個足夠長的輕彈簧,如圖,當(dāng)物塊與彈簧接觸后向右運(yùn)動的過程中,下列說法正確的是 ( )

A. 物塊接觸彈簧后即做減速運(yùn)動

B. 物塊接觸彈簧后先加速后減速

C. 當(dāng)彈簧處于壓縮量最大時(shí),物塊的加速度等于零

D. 當(dāng)物塊的速度為零時(shí),它所受的合力為零

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【題目】1999年11月21日,我國“神舟”號宇宙飛船成功發(fā)射并收回,這是我國航天史上重要的里程碑.新型“長征”運(yùn)載火箭,將重達(dá)8.4t的飛船向上送至近地軌道1,如圖所示.飛船與火箭分離后,在軌道1上以速度7.2km/s繞地球做勻速圓周運(yùn)動,則( )

A. 飛船在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B. 飛船在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

C. 飛船在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度

D. 飛船在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,ABC為絕緣軌道,AB部分是半徑R=40cm的光滑半圓軌道,P是半圓軌道的中點(diǎn),BC部分水平,整個軌道處于E=1×103 V/m的水平向左的勻強(qiáng)電場中,有一小滑塊質(zhì)量m=40g,帶電量q=1×10—4C,它與BC間的動摩擦因數(shù)=0.2,g10m/s2,求:

(1)要使小滑塊能運(yùn)動到A點(diǎn),滑塊應(yīng)在BC軌道上離B多遠(yuǎn)處靜止釋放?

(2)在上述情況中,小滑塊通過P點(diǎn)時(shí),對軌道的壓力大小為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩個用相同材料、相同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制的單匝閉合正方形線圈12,其邊長L1=2L2,在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落,再逐漸完全進(jìn)入磁場,最后落到地面.運(yùn)動過程中,線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界.設(shè)線圈1、2落地時(shí)的速度大小分別為v1v2,在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1Q2,通過線圈截面的電荷量分別為q1、q2,不計(jì)空氣阻力,則( )

A. v1v2,Q1Q2q1q2

B. v1=v2,Q1=Q2q1=q2

C. v1v2,Q1Q2q1=q2

D. v1=v2,Q1Q2q1q2

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【題目】航母上飛機(jī)彈射起飛所利用的電磁驅(qū)動原理如圖所示。當(dāng)固定線圈突然通過直流電流時(shí),線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去。則下列說法正確的是 (  )

A. 合上開關(guān)S的瞬間,從右側(cè)看環(huán)中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流

B. 金屬環(huán)向左運(yùn)動過程中將有收縮趨勢

C. 若將金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),環(huán)將向右彈射

D. 若將電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)不能向左彈射

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【題目】如圖所示,一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球ab,跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿CD上,質(zhì)量為maa球置于地面上,質(zhì)量為mbb球從水平位置靜止釋放。當(dāng)b球擺過的角度為90°時(shí),a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱,下列結(jié)論正確的是( )

A

B

C.若只將細(xì)桿D水平向左移動少許,則當(dāng)b球擺過的角度為小于90°的某值時(shí),a 球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?/span>

D.若只將細(xì)桿D水平向左移動少許,則當(dāng)b 球擺過的角度仍為90°時(shí),a 球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?/span>

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】.如圖所示的電路中,電源的電動勢E和內(nèi)阻r一定,AB為平行板電容器的兩塊正對金屬板,R1為光敏電阻。當(dāng)R2的滑動觸頭Pa端時(shí),閉合開關(guān)S,此時(shí)電流表A和電壓表V的示數(shù)分別為IU。以下說法正確的是 ( )

A. 若僅將R2的滑動觸頭Pb端移動,則I不變,U增大

B. 若僅增大A B板間距離,則電容器所帶電荷量不變

C. 若僅用更強(qiáng)的光照射R1,則I增大,U增大,電容器所帶電荷量增加

D. 若僅用更強(qiáng)的光照射R1 ,則U變化量的絕對值與I變化量的絕對值的比值不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后,在滑動變阻器R2的滑動端由a向b緩慢滑動的過程中,

A電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小

B電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大

C電源路端電壓增大

D電容器C所帶電荷量減小

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