【題目】如圖所示,Ⅰ、Ⅲ區(qū)域(足夠大)存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,虛線MN、PQ分別為磁場區(qū)域邊界,在Ⅱ區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場邊界恰好與邊界MN、PQ相切,S、T為切點(diǎn),A、C為虛線MN上的兩點(diǎn),且AS=CS=R,有一帶正電的粒子以速度v沿與邊界成30°角的方向從C點(diǎn)垂直磁場進(jìn)入Ⅰ區(qū)域,隨后從A點(diǎn)進(jìn)入Ⅱ區(qū)域,一段時間后粒子能回到出發(fā)點(diǎn),并最終做周期性運(yùn)動,已知Ⅱ區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2為Ⅰ區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的6倍,Ⅲ區(qū)域與Ⅰ區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等,不計粒子的重力。求:
(1)粒子第一次進(jìn)入Ⅱ區(qū)域后在Ⅱ區(qū)域中轉(zhuǎn)過的圓心角;
(2)粒子從開始運(yùn)動到第一次回到出發(fā)點(diǎn)所經(jīng)歷的總時間。
【答案】(1)120°(2)
【解析】
(1)粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系得,
半徑
粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為
粒子從點(diǎn)進(jìn)入Ⅱ區(qū)域,先做勻速直線運(yùn)動,且速度延長線剛好過Ⅱ區(qū)域圓形磁場的圓心,接著在磁場中做圓周運(yùn)動,離開時速度方向的反向延長線仍然過圓心
設(shè)軌跡半徑為,由牛頓運(yùn)動定律知
得
故
即
連接,得
得
故此粒子第一次進(jìn)入Ⅱ區(qū)域后在Ⅱ區(qū)域轉(zhuǎn)過的圓心角為
(2)粒子進(jìn)入Ⅲ區(qū)域時,速度方向仍與邊界成30°角,故此粒子的軌跡圖左右對稱,上下對稱,粒子在一個周期內(nèi),在Ⅰ、Ⅲ區(qū)域總共要經(jīng)歷兩次圓周運(yùn)動過程,每次轉(zhuǎn)過的圓心角均為
所用總時間為
在Ⅱ區(qū)域要經(jīng)歷兩次圓周運(yùn)動過程,每次轉(zhuǎn)過的圓心角均為,所用時間為
在Ⅱ區(qū)域要經(jīng)過4次勻速直線運(yùn)動過程,每次運(yùn)動的距離為
所用總時間
故此粒子在一個周期內(nèi)所經(jīng)歷的總時間為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,兩光滑圓形導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi),圓心均為點(diǎn),半徑分別為,,兩導(dǎo)軌通過導(dǎo)線與阻值的電阻相連,一長為的導(dǎo)體棒與兩圓形導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒一端以點(diǎn)為圓心,以角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動,兩圓形導(dǎo)軌所在區(qū)域存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場,不計導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒的電阻,下列說法正確的是( 。
A.通過電阻的電流方向為由到
B.通過電阻的電流為2A
C.導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為4V
D.當(dāng)減小而其他條件不變時,通過電阻的電流減小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,AB是長度足夠長的光滑水平軌道,水平放置的輕質(zhì)彈簧一端固定在A點(diǎn),另一端與質(zhì)量m1=2kg的物塊P接觸但不相連。一水平傳送帶與水平軌道B端平滑連接,物塊P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù),傳送帶右端與水平光滑軌道CD平滑連接,傳送帶始終以v=2m/s的速率勻速順時針轉(zhuǎn)動。質(zhì)量為m2=6kg的小車放在光滑水平軌道上,位于CD右側(cè),小車左端與CD段平滑連接,右側(cè)是一段半徑R=0.5m的光滑的四分之一圓弧,物塊P與小車左段水平上表面的動摩擦因數(shù)。用外力緩慢推動物塊P,將彈簧壓縮至儲存的彈性勢能EP=9J,然后放開,P開始沿軌道運(yùn)動,沖上傳送帶后開始做減速運(yùn)動,到達(dá)傳送帶右端時速度恰好與傳送帶速度大小相等,物塊P在小車上上升的最大高度H=0.1m,重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)傳送帶的水平長度L0;
(2)小車的水平長度L1;
(3)要使物塊P既可以沖上圓弧又不會從小車上掉下來,小車左側(cè)水平長度的取值范圍。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】為了做好疫情防控工作,小區(qū)物業(yè)利用紅外測溫儀對出入人員進(jìn)行體溫檢測。紅外測溫儀的原理是:被測物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉,并轉(zhuǎn)變成電信號。圖為氫原子能級示意圖,已知紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV,要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉,最少應(yīng)給處于激發(fā)態(tài)的氫原子提供的能量為( 。
A.10.20eVB.2.89eVC.2.55eVD.1.89eV
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,勻強(qiáng)磁場垂直銅環(huán)所在的平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.導(dǎo)體棒A的一端固定在銅環(huán)的圓心O處,可繞O勻速轉(zhuǎn)動,與半徑分別為r1、r2的銅環(huán)有良好接觸。通過電刷把大小銅環(huán)與兩豎直平行正對金屬板P、Q連接成電路。R1、R2是定值電阻,R1=R0,R2=2R0,質(zhì)量為m、電荷量為Q的帶正電小球通過絕緣細(xì)線掛在P、Q兩板間,細(xì)線能承受的最大拉力為2mg,已知導(dǎo)體棒與銅環(huán)電阻不計,P、Q兩板間距為d,重力加速度大小為g。現(xiàn)閉合開關(guān),則( )
A.當(dāng)小球向右偏時,導(dǎo)體棒A沿逆時針方向轉(zhuǎn)動
B.當(dāng)細(xì)線與豎直方向夾角為45°時,平行板電容器兩端電壓為
C.當(dāng)細(xì)線與豎直方向夾角為45°時,電路消耗的電功率為
D.當(dāng)細(xì)線恰好斷裂時(此時小球的加速度為零),導(dǎo)體棒A轉(zhuǎn)動的角速度為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】圖甲所示電路中,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,R0是定值電阻,R是滑動變阻器,電容器C的耐壓值為50V。變壓器原線圈輸入的電壓如圖乙所示,所有電表均為理想電表。下列說法正確的是
A.副線圈兩端電壓的頻率為10 Hz
B.電流表的示數(shù)表示的是電流的瞬時值
C.電容器C會被擊穿
D.滑片P向下移動時,電流表A1、A2的示數(shù)均增大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某物理興趣小組設(shè)計了圖甲所示電路測量一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻r。合上開關(guān)S1,開關(guān)S2打到位置1,移動滑動變阻器的滑片P,記錄下幾組電壓表的示數(shù)以及對應(yīng)的電流表示數(shù);然后將S2打到位置2,移動滑動變阻器的滑片P,再記錄下幾組電壓表的示數(shù)以及對應(yīng)的電流表示數(shù)。在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別描點(diǎn)作出電壓表示數(shù)U和對應(yīng)的電流表示數(shù)I的圖象,如圖乙所示,兩圖線(直線)在縱軸上的截距分別為UA、UB,在橫軸上的截距分別為IA、IB
(1)S2打到位置1時,作出的U- I圖象是圖乙中的圖線______ ( 選填“A”或“B”),測出的電池電動勢E和內(nèi)阻r存在系統(tǒng)誤差,原因可能是__________
(2)由圖乙可知,干電池電動勢和內(nèi)阻的真實(shí)值分別為E真=______,r真=_________
(3)小組同學(xué)繼續(xù)用圖丙所示電路探究測電源電動勢和內(nèi)阻時,電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響。其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計G改裝的電流表A,V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,E為待測電源,S為開關(guān),R為滑動變阻器,R0是阻值為4.0Ω的定值電阻
①已知靈敏電流計G的滿偏電流Ig=100μA、內(nèi)阻rg=2.0kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,應(yīng)并聯(lián)一只阻值為______Ω的定值電阻R1(結(jié)果保留一位小數(shù))
②小組同學(xué)在前面實(shí)驗的基礎(chǔ)上,為探究圖丙所示電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響,用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電源通過上述方法多次測量。發(fā)現(xiàn)電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因可能是__________(填選項前的字母)
A.電壓表內(nèi)阻的影響 B.滑動變阻器的最大阻值偏小
C.R的實(shí)際阻值比計算值偏小 D. R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲,一矩形金屬線圈abcd垂直勻強(qiáng)磁場并固定于磁場中,磁場是變化的,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系圖象如圖乙所示,則線圈的ab邊所受安培力F隨時間t變化的圖象是圖中的(規(guī)定向右為安培力F的正方向)( 。
A. B.
C. D.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】兩個質(zhì)量分別為M和2M的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上。A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示。一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h。物塊從靜止開始滑下,然后又滑上劈B,則下列說法正確的是( )
A.物塊在此后運(yùn)動過程中能夠獲得的最大速度為
B.若物塊m=0.5M,則物塊在B能夠上升的最大高度為
C.無論物塊m的質(zhì)量為何值,其在B能上升的最大高度不可能大于
D.若物塊m=0.5M,則其從B滑落回后可能再次追上A
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