【題目】如圖所示,間距為d的平行金屬板MN與一對光滑的平行導(dǎo)軌相連,平行導(dǎo)軌間距為L。一根導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且以速度v0沿導(dǎo)軌向右勻速運動,棒的右側(cè)存在一個垂直紙面向里,大小為B的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)棒進(jìn)入磁場時,粒子源P釋放一個初速度為零的帶負(fù)電的粒子,已知帶電粒子的質(zhì)量為m(重力不計)、電量為q。粒子經(jīng)電場加速后從M板上的小孔O穿出。在板的上方,有一個環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。已知外圓半徑為2d,內(nèi)圓半徑為d,兩圓的圓心與小孔重合,求:

(1)粒子到達(dá)M板的速度大小v;

(2)若粒子不能從外圓邊界飛出,則環(huán)形區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小為多少?

【答案】(1) (2)

【解析】試題分析:由右手定則判斷ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向,分析M、N兩板的電性,即可判斷帶電粒子的電性;由公式E=BLv求出棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,MN板間電壓就等于此感應(yīng)電動勢,根據(jù)動能定理求粒子到達(dá)M板的速度v。

解:(1) 根據(jù)右手定則知,a端為正極,故帶電粒子必須帶負(fù)電

ab棒切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢

對于粒子,由動能定理

得粒子射出電容器的速度為;

(2) 要使粒子不從外邊界飛出,則粒子最大半徑時的軌跡與外圓相切,如圖

由幾何關(guān)系有:(2d-r)2=r2+d2

由洛侖茲力等于向心力,有:

解得:

點晴:本題是電場加速、磁場偏轉(zhuǎn)和電磁感應(yīng)的組合,根據(jù)動能定理求加速獲得的速度,磁場中畫軌跡等等都常規(guī)方法,關(guān)鍵要抓住各個過程之間的內(nèi)在聯(lián)系。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】a、bc三個物體在同一條直線上運動,它們的位移時間圖像如圖所示,圖像c是一條拋物線,坐標(biāo)原點是拋物線的頂點,下列說法中正確的是(  )

A. ab兩物體都做勻速直線運動,兩個物體的速度相同

B. ab兩物體都做勻變速直線運動,兩個物體的加速度大小相等,方向相反

C. 物體c一定做變速曲線運動

D. 05 s內(nèi),當(dāng)t5 s時,a、b兩個物體相距最遠(yuǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,紙面內(nèi)有一以A、BC、D為頂點的正方形區(qū)域,其中心O處有一帶電荷量為Q的正點電荷,E、F分別為AB邊和AD邊的中點,則在該電荷產(chǎn)生的電場中

A. A、B、C、D四點處的電場強(qiáng)度相同

B. AE、B三點間的電勢差滿足UAE =UEB

C. A、F兩點處的電場強(qiáng)度大小之比為12

D. 電子在C處時的電勢能大于在F處的電勢能

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【題目】為測量一未知電源的電動勢和內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示電路,電路中所用到的器材規(guī)格如下

待測電源:電動勢約為5V,內(nèi)阻約為幾十歐姆

定值電阻:R0=10Ω

定值電阻R1:有兩種規(guī)格可供選擇,阻值分別為1kΩ3kΩ

電阻箱R2:0~9999Ω

電壓表:量程0~3V,內(nèi)阻RV=3kΩ

開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)為了減小測量誤差,定值電阻R1應(yīng)該選用的規(guī)格為________________

(2)根據(jù)電路圖連接電路,閉合開關(guān)后,將電阻箱的阻值由零開始逐漸調(diào)大,記錄下若干組電阻箱R2和電壓表的讀數(shù);

(3)該同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點連線,得到如圖乙所示直線,直線與縱軸的截距為b=0.4,斜率k=8.0,則可求得電動勢E=___________V,內(nèi)阻r=___________Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖所示為一列沿著x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖。已知這列波的波速v=5.0m/s。下列說法正確的是 ( )

A. 這列波的頻率f=1.0Hz

B. 經(jīng)過一個周期,x=0.5m處的質(zhì)點沿著x軸正向運動的距離為1.0m

C. t=0t1=0.4s時間內(nèi),x=0.5m處的質(zhì)點通過的路程是20cm

D. t=0時刻,x=0.5m處的質(zhì)點正在沿著y軸負(fù)方向運動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示為一列簡諧橫波在t=2s時的波形圖,圖乙為這列波上P點的振動圖像,下列說法正確的是( )

A. 該橫波向右傳播,波速為0.4m/s

B. t=2s時,Q點的振動方向為y軸負(fù)方向

C. r=2st=7s內(nèi),P質(zhì)點沿x軸向右平移2.0m

D. t=2st=7s內(nèi),Q質(zhì)點通過的路程為30cm

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖所示的裝置可以驗證動量守恒定律.

(1)實驗中質(zhì)量為的入射小球和質(zhì)量為的被碰小球的質(zhì)量關(guān)系是_______(選填“大于”、“等于”、“小于”)

(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的投影實驗時,先讓入射小球多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP然后,把被碰小球靜置于軌道的水平部分,再將入射小球從斜軌上S位置靜止釋放,與小球相碰,并多次重復(fù)本操作.接下來要完成的必要步驟是______.(填選項前的字母)

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量

B.測量小球開始釋放的高度h

C.測量拋出點距地面的高度H

D.分別通過畫最小的圓找到、相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OMON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達(dá)式可表示為____________________________(2)中測量的量表示);

(4)經(jīng)過測定,,小球落地的平均位置距O點的距離如圖所示.若用長度代表速度,則兩球碰撞前總動量之和為_______g·cm,兩球碰撞后總動量之和為_______g·cm.

(5)用如圖裝置也可以驗證碰撞中的動量守恒,實驗步驟與上述實驗類似.圖中D、EF到拋出點B的距離分別為若兩球相碰前后的動量守恒,其表達(dá)式可表示為_______

A.

B.

C.

D.

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【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置,研究細(xì)繩對小車的拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。通過改變動滑輪下所掛鉤碼的個數(shù)可以改變細(xì)繩對小車的拉力,實驗所用鉤碼質(zhì)量均為m。

(1)關(guān)于本實驗,下列說法正確的是_________

A.實驗時,小車應(yīng)靠近打點計時器,先釋放小車后,再接通電源,打出一條紙帶,同時記錄彈簧秤的示數(shù)

B.本實驗不需要平衡摩擦力

C.實驗過程中,動滑輪和所掛鉤碼所受的重力等于彈簧秤示數(shù)的2

D.實驗中不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

(2)某次實驗時,所掛鉤碼的個數(shù)為2個,記錄的彈簧秤示數(shù)為F,小車質(zhì)量為M,所得到的紙帶如圖所示,相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,兩相鄰計數(shù)點間的距離分別為S1、S2、S3、S4,該同學(xué)分析小車運動過程中的BD段,在操作正確的情況下應(yīng)該有等式_____________成立。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】建筑工人為了方便將陶瓷水管由高處送到低處,設(shè)計了如圖所示的簡易滑軌,兩根鋼管互相平行斜靠、固定在墻壁上,把陶瓷水管放在上面滑下。實際操作時發(fā)現(xiàn)陶瓷水管滑到底端時速度過大,有可能摔壞,為了防止陶瓷水管摔壞,下列措施可行的是

A. 在陶瓷水管內(nèi)放置磚塊

B. 適當(dāng)減少兩鋼管間的距離

C. 適當(dāng)增加兩鋼管間的距離

D. 用兩根更長的鋼管,以減小鋼管與水平面夾角

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