【題目】如圖,在區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在t=0時(shí)刻,一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向與y軸正方向的夾角分布在0~180°范圍內(nèi).已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng).求:
⑴ 粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷q/m;
⑵ 此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍;
⑶ 從粒子發(fā)射到全部粒子離開(kāi)磁場(chǎng)所用的時(shí)間.
【答案】⑴
⑵速度與y軸的正方向的夾角范圍是60°到120°
⑶從粒子發(fā)射到全部離開(kāi)所用時(shí)間為
【解析】
試題(1)沿y軸正方向發(fā)射的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲中的弧所示,其圓心為C.由題給條件可以得出
①
此粒子飛出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為
②
式中T為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期.
設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)速度的大小為v,半徑為R,由幾何關(guān)系可得
③
由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有
④
⑤
聯(lián)立②③④⑤式,得
(2)依題意,同一時(shí)刻仍在磁場(chǎng)內(nèi)的粒子到O點(diǎn)距離相同.在時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子應(yīng)位于以O點(diǎn)為圓心、OP為半徑的弧上,如圖甲所示.
乙
設(shè)此時(shí)位于P、M、N三點(diǎn)的粒子的初速度分別為由對(duì)稱性可知與OP、與OM、與ON的夾角均為π/3.設(shè)與y軸正向的夾角分別為,由幾何關(guān)系有
對(duì)于所有此時(shí)仍在磁場(chǎng)中的粒子,其初速度與y軸正方向所成的夾角θ應(yīng)滿足
(3)在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與磁場(chǎng)右邊界相切,其軌跡如圖乙所示.由幾何關(guān)系可知,
由對(duì)稱性可知,
從粒子發(fā)射到全部粒子飛出磁場(chǎng)所用的時(shí)間
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在真空中A、B兩塊平行金屬板豎直放置并接入電路.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使A、B兩板間的電壓為U時(shí),一質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子,以初速度v0從A板上的中心小孔沿垂直兩板的方向射入電場(chǎng)中,恰從A、B兩板的中點(diǎn)處沿原路返回(不計(jì)重力),則下列說(shuō)法正確的是
A. 使初速度變?yōu)?/span>2v0時(shí),帶電粒子將從B板中心小孔射出
B. 使初速度變?yōu)?/span>2v0時(shí),帶電粒子恰能到達(dá)B板
C. 使初速度v0和電壓U都增加為原來(lái)的2倍時(shí),帶電粒子恰能到達(dá)B板
D. 使初速度v0和電壓U都增加為原來(lái)的2倍時(shí),帶電粒子將從B板中心小孔射出
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接,下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離
A.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)
B.若電容器的電容減小,則極板帶電量將增大
C.帶電油滴的電勢(shì)能將減小
D.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】學(xué)習(xí)了“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”后,物理課外活動(dòng)小組自制了一個(gè)西紅柿電池組,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)定電流表的內(nèi)阻,并用多種方法測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻,請(qǐng)協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)。
(1)閉合開(kāi)關(guān)和,調(diào)節(jié)電阻箱并記錄電阻箱的示數(shù)R、電流表(靈敏)的示數(shù)和電壓表的示數(shù),由此可知電流表的電阻為 (用上述量表示)。
(2)閉合開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)R,僅讀出電流I和電壓U,并測(cè)出多組數(shù)據(jù),作出圖線可得出電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,此種辦法測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)與真實(shí)值相比 (填“偏大”或“相等”),內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)斷開(kāi)閉合,僅由多組電流表示數(shù)I和電阻箱的示數(shù)R,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖線為一條傾斜的直線,且該直線的斜率為k,縱截距為b,則該電池組的電動(dòng)勢(shì)為 ,內(nèi)阻為 (用k、b、表示)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中a、b、c、d為矩形的四個(gè)頂點(diǎn),e、f分別為ab邊和cd的中點(diǎn)。ab=cd=2cm,ad=bc=1cm.已知電場(chǎng)線的方向平行于矩形所在平面,a、b、c三點(diǎn)電勢(shì)分別為4V、8V、6V,則( 。
A.d點(diǎn)的電勢(shì)為2V
B.電場(chǎng)線方向沿bf指向f
C.電場(chǎng)強(qiáng)度為200V/m
D.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電勢(shì)能減少
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道,其底端B與光滑絕緣水平軌道相切,整個(gè)系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E=,一質(zhì)量為m,電荷量為q帶正電的小球以v0的初速度沿水平面向右運(yùn)動(dòng),通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)C時(shí),對(duì)軌道的壓力為0.3mg,然后從C點(diǎn)飛出后落在水平面上的D點(diǎn),試求:
(1)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN;
(2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度;
(3)BD間的距離S。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在無(wú)限長(zhǎng)的豎直邊界AC和DE間,上、下部分分別充滿方向垂直于ADEC平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),上部分區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,OF為上、下磁場(chǎng)的水平分界線。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從AC邊界上與O點(diǎn)相距為a的P點(diǎn)垂直于A C邊界射入上方區(qū)域,經(jīng)OF上的Q點(diǎn)第一次進(jìn)入下方區(qū)域,Q與O點(diǎn)的距離為3a。不考慮粒子重力
(1)求粒子射入時(shí)的速度大。
(2)要使粒子不從AC邊界飛出,求下方區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件;
(3)若下方區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=3B0,粒子最終垂直DE邊界飛出,求邊界DE與AC 間距離的可能值。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,平行板電容器的極板B與一靜電計(jì)相接,極板A接地.下列操作中可以觀察到靜電計(jì)指針張角變大的是 ( )
A.極板A上移
B.極板A右移
C.極板間插入一定厚度的金屬片
D.極板間插入一云母片
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,一束等離子體(含正、負(fù)離子)沿圖示方向垂直射入一對(duì)磁極產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,A、B是一對(duì)平行于磁場(chǎng)放置的金屬板,板間連入電阻R,則電路穩(wěn)定后
A.R中有向下的電流
B.離子在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C.A、B板聚集電荷量基本不變
D.離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)洛倫茲力可能做功
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