(2011·廣東理綜·T35)如圖19(a)所示,在以O(shè)為圓心,內(nèi)外半徑分別為的圓環(huán)區(qū)域內(nèi),存在輻射狀電場和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,內(nèi)外圓間的電勢差U為常量,,一電荷量為+q,質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的A點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域,不計(jì)重力。
(1)已知粒子從外圓上以速度射出,求粒子在A點(diǎn)的初速度的大小
(2)若撤去電場,如圖19(b),已知粒子從OA延長線與外圓的交點(diǎn)C以速度射出,方向與OA延長線成45°角,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
(3)在圖19(b)中,若粒子從A點(diǎn)進(jìn)入磁場,速度大小為,方向不確定,要使粒子一定能夠從外圓射出,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少?
(1),(2),;(3)
(1)帶電粒子在復(fù)合場中受到電場力和洛倫茲力的作用,因?yàn)槁鍌惼澚Σ蛔龉,故只要有電場力做功,由?dòng)能定理得:.
(2)做出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,則,得粒子的運(yùn)動(dòng)半徑為
洛倫茲力提供向心力:,聯(lián)立解得:
在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:
(3)若粒子能夠從AO延長線與外圓的交點(diǎn)射出,則有所有粒子均射出,此時(shí)粒子在A點(diǎn)的射入方向是垂直AC向下的,粒子軌跡的半徑為,此時(shí)對應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度是最大的設(shè)為Bm,要使粒子能從外圓射出,由洛倫茲力提供向心力得:所以
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)一個(gè)3/4圓弧形的光滑細(xì)圓環(huán)軌道ABC水平放置,此軌道固定在光滑的水平面上。軌道半徑為R,C、O、B在一條直線上,如圖所示。圓心O與A、D在同一條直線上,MN是放在AD上長為2R的木板,木板的厚度不計(jì),左端M正好位于A點(diǎn)。整個(gè)裝置處于垂直AD方向如圖所示的勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度大小為E。將一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從過A點(diǎn)并垂直于AD的直線上的某點(diǎn)P由靜止開始釋放,則:
(1) 若小球由圓弧軌道經(jīng)C點(diǎn)射出后,恰好能打到木板MN 的中點(diǎn),則小球從C點(diǎn)射出的速度大小為多大?
(2) 在(1)的情景下,小球運(yùn)動(dòng)到軌道上的B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力是多大?
(3) 某同學(xué)認(rèn)為只要調(diào)節(jié)釋放點(diǎn)P到A點(diǎn)的距離L,總可以使小球經(jīng)過C后打到木板的最左端M點(diǎn),試判斷這位同學(xué)的說法是否合理?若合理,試計(jì)算出L的數(shù)值;若不合理,請通過計(jì)算說明理由。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

(2009·福建高考)如圖10所示,固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.當(dāng)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí),速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直).設(shè)桿接入電路的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度大小為g.則此過程                                                   (  )
A.桿的速度最大值為
B.流過電阻R的電荷量為
C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量
D.恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,兩根平行的間距為L=1m的光滑金屬導(dǎo)軌(電阻忽略不計(jì))豎直放置,其上端接一阻值為3Ω的定值電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B=1T,磁場區(qū)域的高度為d=0.5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3Ω;從圖中M處由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動(dòng),且勻速穿過磁場區(qū)域.設(shè)重力加速度為g=10m/s2。求:

(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)在整個(gè)過程中,回路產(chǎn)生的熱量;
(3)M距L1的高度。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

地球大氣層外有一層復(fù)雜的電離層,既分布有地磁場,也分布有電場.假設(shè)某時(shí)刻在該空間中有一小區(qū)域存在如圖所示的電場和磁場;電場的方向在紙面內(nèi)斜向左下方,磁場的方向垂直紙面向里.此時(shí)一帶電宇宙粒子恰以速度v垂直于電場和磁場射入該區(qū)域,不計(jì)重力作用,則在該區(qū)域中,有關(guān)該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可能的是(   )
A.仍做直線運(yùn)動(dòng)B.立即向左下方偏轉(zhuǎn)
C.立即向右上方偏轉(zhuǎn)D.可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,間距的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角放置,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌上端連有的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,時(shí)刻有一質(zhì)量,電阻的金屬棒,以的初速度從導(dǎo)軌上某一位置開始沿導(dǎo)軌向上滑行,金屬棒垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,與此同時(shí)對金屬棒施加一個(gè)沿斜面向上且垂直于金屬棒的外力,使金屬棒做加速度大小為的勻減速直線運(yùn)動(dòng),則:

(1)時(shí),外力的大小?
(2)若已知金屬棒運(yùn)動(dòng)從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,電阻上產(chǎn)生的熱量為,求此過程中外力做的功?
(3)到最高點(diǎn)后,撤去外力,經(jīng)過足夠長時(shí)間后,最終電阻上消耗的功率是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平方向成θ角放置,下端接有電阻R,一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌保持良好接觸,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)體棒在外力作用下向上勻速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻,則下列說法正確的是
A.拉力做的功等于棒的機(jī)械能的增量
B.合力對棒做的功等于棒動(dòng)能的增量
C.拉力與棒受到的磁場力的合力為零
D.拉力對棒做的功與棒克服重力做功之差等于回路中產(chǎn)生的電能

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖18所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置,電阻不計(jì),導(dǎo)軌間距為l,左側(cè)接一阻值為R的電阻.區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場,磁場寬度為x.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于軌道上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,受到水平拉力F=(0.5v+0.4) N(v為某時(shí)刻金屬棒運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度)的作用,從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng).已知l=1 m,m=1 kg,R=0.3 Ω,r=0.2 Ω,x=0.8 m,如果測得電阻R兩端的電壓U隨著時(shí)間是均勻增大的,那么:

(1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動(dòng);
(2)金屬棒到達(dá)ef處的速度應(yīng)該有多大;
(3)分析并求解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成、空間有勻強(qiáng)磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時(shí),測出管壁上MN兩點(diǎn)間的電勢差為E,就可以知道管中流體的流量q――單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體的體積。已知管的直徑為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則q與E關(guān)系的表達(dá)式為                 假定管中各處液體的流速相同。

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