【題目】如圖所示,在正方形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在t=0時(shí)刻,一位于ad邊中點(diǎn)o的粒子源在abcd平面內(nèi)發(fā)射出大量的同種帶電粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向與od邊的夾角分布在0~180°范圍內(nèi)。已知沿od方向發(fā)射的粒子在時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界cd上的p點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑恰好等于正方形邊長(zhǎng)L,粒子重力不計(jì),求:
(1)粒子的比荷q/m;
(2)假設(shè)粒子源發(fā)射的粒子在0~180°范圍內(nèi)均勻分布,此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子數(shù)與粒子源發(fā)射的總粒子數(shù)之比;
(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開(kāi)磁場(chǎng)所用的時(shí)間。(若角度不特殊時(shí)可以用反三角表示,如:已知sinθ=0.3,則θ=arcsin0.3)
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
由題中“在正方形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)方向垂直紙面向里的”可知,本題考查帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)洛倫茲力提供向心力和幾何關(guān)系可分析本題。
(1)初速度沿od方向發(fā)射的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖,
其圓心為n,由幾何關(guān)系得
粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供,根據(jù)牛頓第二定律得
解得
(2)依題意,同一時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子到o點(diǎn)距離相等,在t0時(shí)刻仍在粒子磁場(chǎng)中的粒子應(yīng)位于o為圓心,op為半徑的弧pw上。
由圖知
此時(shí)刻磁場(chǎng)中粒子數(shù)與總粒子數(shù)之比為
(3)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子軌跡應(yīng)該與b相交,
設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為,則
在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間
所以從粒子發(fā)射到全部粒子離開(kāi)共用時(shí)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi),存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示。一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿-x方向射入磁場(chǎng),它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿y方向飛出。
(1)請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷,并求出其比荷;
(2)若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)?/span>B′,該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場(chǎng),但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60°角,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′多大?此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間t是多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上,制作四個(gè)電極E、F、M、N,做成了一個(gè)霍爾元件,在E、F間通入恒定電流I,同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B,M、N間的電壓為UH.已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為正電荷,電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示,下列說(shuō)法正確的有( 。
A. N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)
B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,MN間電勢(shì)差越大
C. 將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行,UH不變
D. 將磁場(chǎng)和電流分別反向,N板電勢(shì)低于M板電勢(shì)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】功是物理學(xué)中非常重要的概念,通過(guò)做功的過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化。
(1)一直流電動(dòng)機(jī),線圈電阻R=2.0Ω,當(dāng)它兩端所加的電壓U=24V時(shí),電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),測(cè)得通過(guò)其電流I=0.50A。求此工作狀態(tài)下,這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功W機(jī)。
(2)在電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程,電流做功的過(guò)程本質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的自由電荷做功的過(guò)程。由同種材料制成的很長(zhǎng)的圓柱形實(shí)心金屬導(dǎo)體,在其上選取長(zhǎng)為L的導(dǎo)體做為研究對(duì)象,如圖所示,當(dāng)其兩端的電勢(shì)差恒為U時(shí),形成的恒定電流的大小為I。設(shè)導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),自由電子的電荷量為e,它們定向移動(dòng)的速率恒定且均相同。
①求恒定電場(chǎng)對(duì)每個(gè)自由電子作用力的大小F;
②在任意時(shí)間t內(nèi),恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)這段導(dǎo)體內(nèi)的所有自由電子做的總功為W,請(qǐng)從功的定義式出發(fā),推導(dǎo)W=UIt。已知對(duì)于橫截面積為S的均勻?qū)w,其單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,自由電子定向移動(dòng)的速率均為v,則通過(guò)導(dǎo)體的恒定電流I=neSv。
(3)如圖所示為簡(jiǎn)化的直流電動(dòng)機(jī)模型,固定于水平面的兩根相距為L的平行金屬導(dǎo)軌,處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在兩導(dǎo)軌的左端通過(guò)開(kāi)關(guān)連接電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源。導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上,其與導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)之間的電阻為R,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的阻力恒定且不為0。閉合開(kāi)關(guān)S后,導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用,我們把這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)E反,此時(shí)閉合回路的電流大小可用來(lái)計(jì)算,式中R總為閉合電路的總電阻。若空氣阻力和導(dǎo)軌電阻均可忽略不計(jì),導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大速度大小為v。求達(dá)到最大速度后經(jīng)過(guò)時(shí)間t導(dǎo)體棒克服阻力做的功W。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量對(duì)象為一節(jié)新的干電池。
(1)用圖(a)所示電路測(cè)量時(shí),在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)電壓表變化不明顯, 原因是________,從而影響測(cè)量值的精確性。
(2)為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度采用(b)所示電路,提供器材:
A.量程3V和15V的雙量程電壓表 V
B.量程 0.6A 和 3A 的雙量程電流表 A
C.定值電阻 R0(R0=1.5Ω)
D.滑動(dòng)變阻器R1(0~10Ω)
E.滑動(dòng)變阻器R2(0~200Ω)
F.開(kāi)關(guān) S 和一些導(dǎo)線.
①圖(b)電路中,加接電阻R0有兩方面的作用:一是方便實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)測(cè)量;二是_____。
②為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_______(填 R1 或 R2)。
③實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器的阻值,測(cè)出幾組電流表和電壓表的讀數(shù),并在給出的U-I坐標(biāo)系中畫(huà)出U-I圖線如圖(c)所示,則新干電池的內(nèi)阻 r=______Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在某靜電場(chǎng)中,沿著某條電場(chǎng)線建立坐標(biāo)軸,坐標(biāo)軸上各點(diǎn)的電勢(shì)隨坐標(biāo)變化的關(guān)系圖線如圖所示,則以下看法正確的是
A.同一點(diǎn)電荷在處的電勢(shì)能小于在處的電勢(shì)能
B.同一點(diǎn)電荷在處的受到的靜電力大于在處受到的靜電力
C.該電場(chǎng)的方向沿軸正方向
D.該電場(chǎng)可能是勻強(qiáng)電場(chǎng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,、、、、、為勻強(qiáng)電場(chǎng)中一個(gè)邊長(zhǎng)為2cm的正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn),已知、、三點(diǎn)的電勢(shì)分別為1V、2V和5V.則以下看法正確的是
A.正試探電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)電勢(shì)能增加
B.負(fù)試探電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)電勢(shì)能減少
C.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為100V/m
D.該六邊形外接圓上電勢(shì)最低的點(diǎn)電勢(shì)為0V
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】甲、乙兩個(gè)物體由同一地點(diǎn)沿同一直線運(yùn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是
A.若圖象為兩物體的位移時(shí)間圖象,則在內(nèi)甲、乙兩物體始終同向運(yùn)動(dòng)
B.若圖象為兩物體的位移一時(shí)間圖象,則在內(nèi)甲、乙兩物體的平均速度相等
C.若圖象為兩物體的速度一時(shí)間圖象,則甲、乙兩物體在末相遇
D.若圖象為兩物體的速度一時(shí)間圖象,則甲、乙兩物體相遇前在末相距最遠(yuǎn)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在地面上插入一對(duì)電極M、N,將兩個(gè)電極與直流電源相連,大地中形成恒定電流和恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同,其電場(chǎng)線分布如圖所示,P、Q是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)下列說(shuō)法中正確的是( )
A. P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大
B. P點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)高
C. 電子在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大
D. 電子沿直線從N到M的過(guò)程中所受電場(chǎng)力變大
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