根據(jù)載人航天工程第二步任務(wù)規(guī)劃,中國(guó)將在2010年至2015年問發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器和“天宮二號(hào)”、“天宮三號(hào)”兩個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室,2020年前后,中國(guó)將發(fā)射空間站核心艙和科學(xué)實(shí)驗(yàn)艙,開始建造空間站.假設(shè)該空間站體積很大,宇航員可以在里面進(jìn)行多項(xiàng)體育活動(dòng),一宇航員在站內(nèi)玩壘球(萬(wàn)有引力可以忽略不計(jì)),上半側(cè)為勻強(qiáng)電場(chǎng),下半側(cè)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),中間為分界面,電場(chǎng)與分界面垂直,磁場(chǎng)垂直紙面向里,電場(chǎng)強(qiáng)度為E=100V/m,宇航員位于電場(chǎng)一側(cè)距分界面為h=3m的P點(diǎn),PO垂直于分界面,點(diǎn)D位于O點(diǎn)右側(cè),壘球質(zhì)量為m=0.1kg、帶電荷量為q=-0.05C,該宇航員從P點(diǎn)以初速度v0=10m/s平行于分界面投出壘球,要使壘球第一次通過界面就擊中D點(diǎn),且能回到P點(diǎn).求:
(1)OD之間的距離d.
(2)壘球從拋出到第一次回到P點(diǎn)的時(shí)間t.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)設(shè)壘球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,時(shí)間為t1,OD=d則:
由牛頓第二定律,a=
qE
m

運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,h=
1
2
at12
d=v1t
解得:a=50m/s2
t1=
3
5
s

d=2
3
m=3.46m
即O、D兩點(diǎn)之間的距離為3.46m.
(2)壘球的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.

由圖可知,tanθ=
at1
v1
=
3

速度大小為:v=
v1
cosθ
=20m/s
設(shè)壘球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則R=
d
sinθ
=4m
根據(jù)牛頓第二定律,有:qvB=m
v2
R

解得B=
mv
qR
=10T
壘球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t2=
360°-2×60°
360°
×
2πm
qB
=
15
s
壘球從拋出到第一次回到P點(diǎn)的時(shí)間為:t=2t1+t2=
6
3
+4π
15
s=1.53s;
答:(1)OD之間的距離3.46m.
(2)壘球從拋出到第一次回到P點(diǎn)的時(shí)間1.53s.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖11所示,虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng),有一個(gè)帶正電小球(電量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下,那么,帶電小球可能沿直線通過下列的哪個(gè)電磁混合場(chǎng):(   )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

湯姆生曾采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)法測(cè)定電子的比荷,具體方法如下:
Ⅰ.使電子以初速度v1垂直通過寬為L的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,測(cè)出偏向角θ,已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向如圖(a)所示

Ⅱ.使電子以同樣的速度v1垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向如圖(b)所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使它剛好經(jīng)過路程長(zhǎng)度為L的圓弧之后射出磁場(chǎng),測(cè)出偏向角φ,請(qǐng)繼續(xù)完成以下三個(gè)問題:
(1)電子通過勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的時(shí)間分別為多少?
(2)若結(jié)果不用v1表達(dá),那么電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓弧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓半徑R為多少?
(3)若結(jié)果不用v1表達(dá),那么電子的比荷e / m為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平板間,有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,板間距離也為L(zhǎng),板不帶電,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力),從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng),欲使粒子打在極板上,可采用的辦法是( 。
A.使粒子的速度v<
BqL
4m
B.使粒子的速度v>
5BqL
4m
C.使粒子的速度v>
BqL
m
D.使粒子的速度
BqL
4m
<v<
5BqL
4m

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,質(zhì)量為m電量為q的帶正電物體,在磁感強(qiáng)度為B、方向直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,沿動(dòng)摩檫因數(shù)為μ的水平面向左運(yùn)動(dòng),則( 。
A.物體的速度由v減小到零所用的時(shí)間等于
mv
μ(mg+qvB)
B.物體的速度由v減小到零所用的時(shí)間小于
mv
μ(mg+qvB)
C.若另加一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為
μ(mg+qvB)
q
、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),物體做勻速運(yùn)動(dòng)
D.若另加一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為
(mg+qvB)
q
、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),物體做勻速運(yùn)動(dòng)?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

美國(guó)科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)首次精確地測(cè)出了電子的電荷量.油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源相連,上下板分別帶正、負(fù)電荷.油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶負(fù)電,經(jīng)上板中央小孔落到兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,通過顯微鏡可以觀察到它運(yùn)動(dòng)的情況.兩金屬板間的距離為d.(忽略油滴之間的相互作用力和空氣對(duì)油滴的浮力及阻力)
(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電壓,當(dāng)U=U0時(shí),觀察到某個(gè)質(zhì)量為m1的油滴恰好勻速豎直下落,求該油滴所帶的電荷量q1;
(2)若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度可以忽略,當(dāng)U=U1時(shí),觀察到某個(gè)質(zhì)量為m2的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后勻加速豎直下落,經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板,求此油滴所帶的電荷量q2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

一個(gè)質(zhì)量m=0.1g的小滑塊,帶有|q|=5×10-4C的電荷量多少為5×10-4C,放置在傾角α=30°的光滑斜面上(斜面絕緣),斜面置于B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.如圖所示,小滑塊由靜止開始沿斜面滑下,其斜面足夠長(zhǎng),小滑塊滑至某一位置時(shí),要離開斜面.求:
(1)小滑塊帶何種電荷?
(2)小滑塊離開斜面的瞬時(shí)速度多大?
(3)該斜面的長(zhǎng)度至少為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,已知一質(zhì)量為m的帶電液滴,經(jīng)電壓U加速后,水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,液滴在此空間的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( 。
A.液滴在空間可能受四個(gè)力作用
B.液滴一定帶負(fù)電
C.液滴做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=
1
B
2UE
g
D.液滴在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)總能量不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖,與水平面成45°角的平面MN將空間分成I和II兩個(gè)區(qū)域。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速度從平面MN上的點(diǎn)水平右射入I區(qū)。粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),只受到大小不變、方向豎直向下的電場(chǎng)作用,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E;在II區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),只受到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的作用,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里。
求粒子首次從II區(qū)離開時(shí)到出發(fā)點(diǎn)的距離。粒子的重力可以忽略。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案