【題目】如圖甲所示,平行金屬板M、N水平放置,板長(zhǎng)L=m、板間距離d=0.20m。在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系,使x軸與金屬板M、N的中線OO′重合,y軸緊靠?jī)山饘侔逵叶。?/span>y軸右側(cè)空間存在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=5.0×10-3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),M、N板間加隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的電壓uMN,如圖乙所示,圖中T0未知,兩板間電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng),板外電場(chǎng)可忽略。比荷=1.0×107C/kg、帶正電的大量粒子以v0=1.0×105m/s的水平速度,從金屬板左端沿中線OO′連續(xù)射入電場(chǎng),進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電粒子從y軸上的 P、Q(圖中未畫岀,P為最高點(diǎn)、Q 為最低點(diǎn))間離開磁場(chǎng)。在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)可視作恒定不變,忽略粒子重力,求:
(1) 進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0及在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑r0;
(2) P、Q兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)yP、yQ;
(3) 若粒子到達(dá)Q點(diǎn)的同時(shí)有粒子到達(dá)P點(diǎn),滿足此條件的電壓變化周期T0的最大值。
【答案】(1)3.46×10-6 s;2.0 m;(2) 4.1 m;3.9 m;(3) 2.51×10-4 s
【解析】
(1) 能從右側(cè)離開電場(chǎng)的帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
t0=
代入數(shù)據(jù)得t0=3.46×10-6 s
t=nT0(n=0、1、2……)時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn),進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑最小。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)有
qv0B=
代入數(shù)據(jù)解得r0=2.0 m
(2) 設(shè)兩板間電壓為U1時(shí),帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場(chǎng),則有
q=ma,d=at
代入數(shù)據(jù)解得U1=V
在電壓小于等于V時(shí),帶電粒子才能從兩板間射出電場(chǎng),電壓大于V時(shí),帶電粒子打在極板上,不能從兩板間射出。帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場(chǎng)時(shí),速度最大。
設(shè)粒子恰好射出電場(chǎng)時(shí)速度為v,方向與x軸的夾角為θ,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,則
tan θ=,qvB=
弦長(zhǎng)
D=2rcos θ
代入數(shù)據(jù)解得
θ=30°
則有
D==4.0 m
從極板M邊緣射出的帶電粒子,在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過120°,經(jīng)過P點(diǎn),則
yP=+D=4.1 m
從極板N邊緣射出的帶電粒子,在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過240°,經(jīng)過Q點(diǎn),則
yQ=D-=3.9 m
(3)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=,粒子到達(dá)Q點(diǎn)的同時(shí)有粒子到達(dá)P點(diǎn),則這兩個(gè)粒子開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為,到達(dá)Q點(diǎn)的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻可能是、、、……到達(dá)P點(diǎn)的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻可能是、、、……,當(dāng)電壓變化周期T0有最大值Tm時(shí)應(yīng)滿足的關(guān)系
-
解得
Tm=×10-4 s=2.51×10-4 s
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車運(yùn)動(dòng)情況的裝置:實(shí)驗(yàn)時(shí)由靜止釋放鉤碼,小車開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在小車進(jìn)入布面前鉤碼已經(jīng)落地了,小車在平玻璃板上做勻速直線運(yùn)動(dòng),后來在布面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),所打出的紙帶的一部分如圖所示,紙帶上相鄰兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為T=0.02s,試(以下結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
(1)由圖可知,小車在玻璃板上做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v=________m/s;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)小車的瞬時(shí)速度vD=________m/s。
(2)根據(jù)紙帶得到了如圖所示的v-t圖象,則小車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a=________m/s2。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,空間內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)大小為 E 的勻強(qiáng)電場(chǎng),豎直平行直線為勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方 向未知),現(xiàn)有一電荷量為 q、質(zhì)量為 m 的帶負(fù)電的粒子,從 O 點(diǎn)以某一初速度垂直電場(chǎng)方 向進(jìn)入電場(chǎng),A、B 為運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn),不計(jì)粒子的重力及空氣的阻力;
(1)若 OA 連線與電場(chǎng)線夾角為 60 , OA L ,求帶電粒子從 O 點(diǎn)到 A 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間及進(jìn) 電場(chǎng)的初速度;
(2)若粒子過 B 點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向夾角為 60 ,求 。
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【題目】一交流電流的圖象如圖所示,由圖可知 ( )
A.用電流表測(cè)該電流其示數(shù)為10A
B.該交流電流的頻率為100Hz
C.該交流電流通過10Ω電阻時(shí),電阻消耗的電功率為2000 W
D.該交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=10sin628t A
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【題目】下列說法不正確的有( )
A.伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),由于物體下落時(shí)間太短,不易測(cè)量,因此采用了“沖淡重力”的方法來測(cè)量時(shí)間,然后再把得出的結(jié)論合理外推
B.根據(jù)速度定義式,當(dāng)△t非常非常小時(shí),就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,該定義應(yīng)用了極限思想方法
C.牛頓運(yùn)動(dòng)定律都可以用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證
D.驗(yàn)證力的平行四邊形實(shí)驗(yàn)中,采用了等效替代法
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如所示,一個(gè)重為30 N的物體,放在傾角θ=30°的斜面上靜止不動(dòng),若用F=5 N的豎直向上的力提物體,下述結(jié)論正確的是( )
A.物體受到的摩擦力減小2.5 NB.物體對(duì)斜面的作用力減小5 N
C.斜面受到的壓力減小5 ND.物體受到的合外力減小5 N
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的A→B、B→C、C→A三個(gè)變化過程,TA=400 K,氣體從C→A的過程中做功為120J,同時(shí)吸熱350J,已知?dú)怏w的內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比.求:
氣體處于C狀態(tài)時(shí)的溫度TC;②氣體處于C狀態(tài)時(shí)內(nèi)能EC.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,AB為固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道軌道的B點(diǎn)與水平地面相切,其半徑為R質(zhì)量為m的小球由A點(diǎn)靜止釋放。求:
(1)小球滑到最低點(diǎn)B時(shí)小球速度v的大;
(2)小球剛到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)軌道對(duì)小球支持力FN的大;
(3)小球通過光滑的水平面BC滑上固定曲面恰達(dá)最高點(diǎn)D,D到地面的高度為h(已知h<R),則小球在曲面上克服摩擦力所做的功Wf。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,相距為d、傾角為α的光滑平行導(dǎo)軌(電源E、內(nèi)阻r和電阻R已知),處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,一質(zhì)量為m的導(dǎo)體桿恰處于水平平衡狀態(tài),則該磁場(chǎng)的B大小為________;當(dāng)B由豎直向上逐漸變成水平向左的過程中,為保持桿始終靜止不動(dòng),則B的大小應(yīng)____________(填如何變化)
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