【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中,第三象限里有一加速電場,一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子(不計(jì)重力),從靜止開始經(jīng)加速電場加速后,垂直x軸從A-4L,0)點(diǎn)進(jìn)入第二象限,在第二象限的區(qū)域內(nèi),存在著指向O點(diǎn)的均勻輻射狀電場,距O點(diǎn)4L處的電場強(qiáng)度大小均為E= ,粒子恰好能垂直y軸從C0,4L)點(diǎn)進(jìn)入第一象限,如圖所示,在第一象限中有兩個(gè)全等的直角三角形區(qū)域I和Ⅱ,充滿了方向均垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域I的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào),D點(diǎn)坐標(biāo)為(3L4L),M點(diǎn)為CP的中點(diǎn)。粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場區(qū)域相切時(shí)認(rèn)為粒子能再次進(jìn)入磁場.從磁場區(qū)域I進(jìn)入第二象限的粒子可以被吸收掉。求

1)加速電場的電壓U;

2)若粒子恰好不能從OC邊射出,求區(qū)域Ⅱ磁感應(yīng)強(qiáng)度大;

3)若粒子能到達(dá)M點(diǎn),求區(qū)域Ⅱ磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的所有可能值。

【答案】(1) (2) 3;

【解析】試題分析:(1)粒子在加速電場中加速,根據(jù)動(dòng)能定理列式;粒子在第二象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)向心力知識列式,聯(lián)立即可求出電壓U;(2)根據(jù)題目條件作出粒子在區(qū)域Ⅰ的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑,根據(jù)洛倫茲力提供向心力求出磁感應(yīng)強(qiáng)度;(3)根據(jù)粒子能到達(dá)M點(diǎn)的條件,由幾何關(guān)系求出運(yùn)動(dòng)半徑的可能值,根據(jù)洛倫茲力提供向心力求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能值。

1)粒子在加速電場中加速,根據(jù)動(dòng)能定理有:

粒子在第二象限輻射狀電場中只能做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則:

解得:

2)粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的速度,根據(jù) ,得半徑,作出對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡圖,如圖

若粒子在區(qū)域Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)半徑R較小,則粒子會(huì)從OC邊射磁場。

恰好不從OC邊射出時(shí)滿足, ,

解得

代入

可得

(3)①若粒子由區(qū)域I達(dá)到M點(diǎn)

每次前進(jìn)

由周期性得 ,

,解得n≤3

n=1時(shí)

n=2時(shí)

n=3時(shí)

②若粒子由區(qū)域Ⅱ達(dá)到M點(diǎn)

由周期性

解得:

解得:

n=0時(shí)

n=1時(shí)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1932 年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器,巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),解決了粒子的加速問題,F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。某型號的回旋加速器的工作原理如圖甲所示,圖乙為俯視圖;匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚(gè) D 形盒,分別為 D1、D2。D 形盒裝在真空容器里,整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中,磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場,且與 D 形盒

底面垂直。兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。D 形盒的半徑為 R,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)

度為 B。設(shè)質(zhì)子從粒子源 A 處進(jìn)入加速電場的初速度不計(jì)。質(zhì)子質(zhì)量為 m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源,加速電壓為 U。加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。求:

(1)質(zhì)子第一次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)入 D2 盒時(shí)的速度大小 v1 和進(jìn)入 D2 盒后運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r1;

(2)質(zhì)子被加速后獲得的最大動(dòng)能 Ek 和交變電壓的頻率 f;

(3)若兩 D 形盒狹縫之間距離為 d,且 d<<R。計(jì)算質(zhì)子在電場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間 t1 與在磁場中運(yùn)動(dòng)總時(shí)間 t2,并由此說明質(zhì)子穿過電場時(shí)間可以忽略不計(jì)的原因。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平放置的兩塊平行金屬板長L5.0 cm,兩板間距d1.0 cm,兩板間電壓為90 V且上板為正.一電子沿水平方向以速度v02.0×107m/s從兩板中間射入,如圖所示,求:(電子電荷量q1.6×1019C,電子質(zhì)量me9.1×1031kg)(計(jì)算結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字)

(1)電子偏離金屬板時(shí)的側(cè)位移;

(2)電子飛出電場時(shí)的速度;

(3)電子離開電場后,打在屏上的P點(diǎn),若s10 cm,求OP的長.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中,線框面積為S,電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說法正確的是( )

A. 轉(zhuǎn)過時(shí),線框中的電流方向?yàn)閍bcda

B. 線框中感應(yīng)電流的有效值為

C. 線框轉(zhuǎn)一周的過程中,產(chǎn)生的熱量為

D. 從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=1kg的小物塊,從光滑平臺上的A點(diǎn)以v0=2m/s的初速度水平拋出,到達(dá)C點(diǎn)時(shí),恰好沿C點(diǎn)的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道,最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點(diǎn)的質(zhì)量為M=3kg的長木板,已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平,木板下表面與水平地面之間光滑,小物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,圓弧軌道的半徑為R=0.4m,C點(diǎn)和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ=60°,不計(jì)空氣阻力,g10m/s2.求:

1)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力;

2)若長木板長度L=2.4m,小物塊能否滑出長木板?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(題文)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么( )

A. a光的波長一定大于b光的波長

B. 增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

C. a光照射光電管陰極K時(shí)通過電流計(jì)G的電流是由dc

D. 只增加a光的強(qiáng)度可使通過電流計(jì)G的電流增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸2ml,用注射器測得1mL上述溶液有200滴,把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,測得油酸膜的近似輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長為1cm,則

(1)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______mL

(2)油酸膜的面積是____cm2

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是______m.(結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑軌道ABCD由傾斜軌道AB和半圓軌道BCD組成。傾斜軌道AB與水平地面的夾角為θ,半圓軌道BCD的半徑為RBD豎直且為直徑,B為最低點(diǎn),OBCD的圓心,C是與O等高的點(diǎn)。一個(gè)質(zhì)量為m的小球在斜面上某位置由靜止開始釋放,小球恰好可以通過半圓軌道最高點(diǎn)D。小球由傾斜軌道轉(zhuǎn)到圓軌道上時(shí)不損失機(jī)械能。重力加速度為g。求:

1小球在D點(diǎn)時(shí)的速度大小

2小球開始下滑時(shí)與水平地面的豎直高度與半圓半徑R的比值。

3小球滑到斜軌道最低點(diǎn)B時(shí)仍在斜軌道上,重力做功的瞬時(shí)功率

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】201833001時(shí)56分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭(及遠(yuǎn)征一號上面級),以一箭雙星方式成功發(fā)射第三十、三十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。這兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,是我國北斗三號第七、八顆組網(wǎng)衛(wèi)星。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道有三種:地球靜止軌道(高度35809km)、傾斜地球同步軌道(高度35809km)、中圓地球軌道(高度21607km),如圖所示。已知地球半徑為6370km,下列說法正確的是

A. 中圓地球軌道衛(wèi)星的周期一定比靜止軌道衛(wèi)星的周期長

B. 中圓地球軌道衛(wèi)星受到的萬有引力一定比靜止軌道衛(wèi)星受到的萬有引力大

C. 傾斜同步軌道衛(wèi)星的線速度為4km/s

D. 傾斜同步軌道衛(wèi)星每天在固定的時(shí)間經(jīng)過同一地區(qū)的正上方

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