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【題目】如圖甲，兩個半徑足夠大的D形金屬盒D1、D2正對放置，O1、O2分別為兩盒的圓心，盒內區(qū)域存在與盒面垂直的勻強磁場。加在兩盒之間的電壓變化規(guī)律如圖乙，正反向電壓的大小均為Uo，周期為To，兩盒之間的電場可視為勻強電場。在t=0時刻，將一個質量為m、電荷量為q（q>0）的粒子由O2處靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運動，在時刻通過O1.粒子穿過兩D形盒邊界M、N時運動不受影響，不考慮由于電場變化而產生的磁場的影響，不計粒子重力。

(1)求兩D形盒邊界M、N之間的距離；

(2)若D1盒內磁場的磁感應強度，且粒子在D1、D2盒內各運動一次后能到達 O1，求D2盒內磁場的磁感應強度；

(3)若D2、D2盒內磁場的磁感應強度相同，且粒子在D1、D2盒內各運動一次后在t= 2To時刻到達Ol，求磁場的磁感應強度。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)設兩盒之間的距離為d，盒間電場強度為E，粒子在電場中的加速度為a，則有

U0=Ed

qE=ma

聯(lián)立解得

(2)設粒子到達O1的速度為v1，在D1盒內運動的半徑為R1，周期為T1，時間為t1，則有

可得

t1=T0

故粒子在時刻回到電場；

設粒子經電場再次加速后以速度v2進入D2盒，由動能定理

設粒子在D2盒內的運動半徑為R2，則

粒子在D1D2盒內各運動一次后能到達O2應有

R2=R1

聯(lián)立各式可得

(3)依題意可知粒子在D1D2盒內運動的半徑相等；又

故粒子進入D2盒內的速度也為v1；可判斷出粒子第二次從O2運動到O1的時間也為 粒子的運動軌跡如圖；

粒子從P到Q先加速后減速，且加速過程的時間和位移均相等，設加速過程的時間為t2，則有

則粒子每次在磁場中運動的時間

又

聯(lián)立各式解得

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了探究質量一定時加速度與力的關系，一同學設計了如圖所示的實驗裝置．其中M為帶滑輪的小車的質量，m為砂和砂桶的質量．(滑輪質量不計)

（1）實驗時，一定要進行的操作是________．

A．用天平測出砂和砂桶的質量

B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

C．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)

D．改變砂和砂桶的質量，打出幾條紙帶

E．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質量m遠小于小車的質量M

（2）以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度為縱坐標，畫出的aF圖象是一條直線，如圖所示，圖像不過原點的原因是________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】高鐵己成為重要的“中國名片”，領跑世界。一輛由8節(jié)車廂編組的列車，從車頭開始的第2、3、6和7共四節(jié)為動力車廂，其余為非動力車廂。列車在平直軌道上勻加速啟動時，若每節(jié)動力車廂牽引力大小為F，每節(jié)車廂質量都為m，每節(jié)車廂所受阻力為車廂重力的k倍。重力加速度為g。則

A. 啟動時車廂對乘客作用力的方向豎直向上

B. 整列車的加速度大小為

C. 第2節(jié)車廂對第1節(jié)車廂的作用力大小為

D. 第2節(jié)車廂對第3節(jié)車廂的作用力大小為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學通過實驗測定一個阻值約為5 Ω的電阻Rx的阻值．

（1）現(xiàn)有電源（4 V，內阻可不計）、滑動變阻器（0～50 Ω，額定電流2 A）、開關和導線若干，以及下列電表：

A.電流表（0～3 A，內阻約0.025 Ω） B.電流表（0～0.6 A，內阻約0.125 Ω）

C.電壓表（0～3 V，內阻約3 kΩ） D.電壓表（0～15 V，內阻約15 kΩ）

在實驗中，電流表應選用________，電壓表應選用________（選填器材前的字母）；實驗電路應采用圖中的________（填“甲”或“乙”）

（2）接通開關，改變滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.某次電表示數(shù)如圖所示，可得該電阻的測量值Rx＝＝________ Ω（保留兩位有效數(shù)字）．

（3）若在（1）問中選用甲電路，產生誤差的主要原因是________________；若在（1）問中選用乙電路，產生誤差的主要原因是________．（選填選項前的字母）

A．電流表測量值小于流經Rx的電流值 B．電流表測量值大于流經Rx的電流值

C．電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值 D．電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值

（4）在不損壞電表的前提下，將滑動變阻器滑片P從一端滑向另一端，隨滑片P移動距離x的增加，被測電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加，下列反映U－x關系的示意圖中正確的是________．

A. B. C.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，橫截面積為40cm2的活塞將一定質量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內。在汽缸內距缸底60cm處設有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動。開始時活塞擱在a、b上，缸內氣體的壓強為p0（p0＝1.0×105Pa為大氣壓強），溫度為300K�，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內氣體，當溫度為330K時，活塞恰好離開a、b；當溫度為360K時，活塞上移了4cm。g取10m/s2，求活塞的質量和物體A的體積。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，實驗裝置如圖甲所示，其中兩個主要步驟如下：

①用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置，記下點的位置，讀出并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)；

②只用一個彈簧測力計，通過繩套拉橡皮條使其伸長，讀出并記錄彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力的圖示，如圖乙所示；

（）以上兩步驟均有疏漏，請指出疏漏：

在①中是____________________．

在②中是____________________．

（）圖乙所示的與兩力中，方向一定沿方向的是__________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】探究加速度與力、質量的關系，可以采用不同的研究方案。

（1）甲同學采用的方案如圖所示，將兩個相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細繩，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的砝碼，盤與砝碼的總重力可以近似認為是小車受到的拉力。兩小車后端各系一條細線，用黑板擦可以同時按住或放開這兩條細線，使兩車同時停止或運動。某次操作中，在相同時間內測得小車的位移分別為x1、x2，若小車的加速度分別為a1、a2，則 a1∶a2=_________，這么做的依據(jù)是________________________________。

（2）乙同學用如圖所示器材進行定量探究。用拉力傳感器(能測量拉力的儀器)和速度傳感器(能測量瞬時速度的儀器)探究加速度與物體受力的關系。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，分別測量小車到達A、B時的速率。

①乙同學認為，運動時小車受到的拉力_____懸掛物的總重力（選填“>”或“<”），所以乙同學采用力傳感器進行實驗。

②實驗主要步驟如下：

Ⅰ、將拉力傳感器固定在小車上；

Ⅱ、墊高木板右端，讓小車在不受拉力時做__________運動；

Ⅲ、把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；為保證細線的拉力不變，必須調節(jié)滑輪的高度使___________________________________；

Ⅳ、接通電源后自C點釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A、B時的速率vA、vB；

Ⅴ、改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復步驟④的操作。

③下表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù),是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，則加速度的表達式a＝________（用已知符號表示），請將表中第4次的實驗數(shù)據(jù)填寫完整(結果保留三位有效數(shù)字)。

次數(shù)

F/N

v－v/(m2·s－2)

a/(m·s－2)

1

0.60

0.77

0.80

2

1.04

1.61

1.68

3

1.42

2.34

2.44

4

2.62

4.65

________

5

3.00

5.49

5.72

④由表中數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出a－F關系圖線______。

⑤對比實驗結果與理論計算得到的關系圖線(圖中已畫出理論圖線)，造成上述偏差的原因除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外，還可能是_____________________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度E隨x變化的圖象如圖所示。下列說法中正確的是

A.x2點的電勢最高

B.O的電勢高于x2點的電勢

C.正點電荷在x1點的電勢能等于它在x3點的電勢能

D.負點電荷在x1點的電勢能等于它在－x1點的電勢能

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質量為M的導體棒ab，垂直放在相距為的平行光滑金屬導軌上，導軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中。左側是水平放置的間距為d、板長為2d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計其他電阻。

(1)調節(jié)Rx=R，釋放導體棒，當導體棒沿導軌勻速下滑時，求通過導體棒的電流I及導體棒的速率v；

(2)改變Rx，待導體棒沿導軌再次勻速下滑后，將質量為m、電荷量為q（q<0）的帶電粒子以速度v0沿水平方向從金屬板正中間射入，恰好能從金屬板右邊緣飛出，畫出粒子運動的軌跡并求此時的Rx，粒子的重力忽略不計。

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