(10分) 如下圖所示,質(zhì)量為m=1kg,電荷量為q=5×10-2 C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=0.4m的光滑絕緣圓孤軌道上由靜止自A端滑下.整個裝置處在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場中.已知E=100 V/m,水平向右;B=1T,方向垂直紙面向里.求:

(1)滑塊到達(dá)C點時的速度;
(2)在C點時滑塊對軌道的壓力.(g=10 m/s2)

(1)(2)20.1 N

解析試題分析:(1)滑塊滑動過程中洛倫茲力不做功,由動能定理得(3分)
 (2分)
(2)在C點,受到四個力作用,如右圖所示,由牛頓第二定律與圓周運(yùn)動知識得

(3分)
得: (1分)
由牛頓第三定律可知,滑塊對軌道的壓力為20.1 N(1分)
考點:考查了帶電粒子點復(fù)合場中的運(yùn)動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,相距3L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個大小不同、方向相反的有界勻強(qiáng)電場,其中PT上方的電場I的場強(qiáng)方向豎直向下,PT下方的電場II的場強(qiáng)方向豎直向上,電場I的場強(qiáng)大小是電場Ⅱ的場強(qiáng)大小的兩倍,在電場左邊界AB上有點Q,PQ間距離為L。從某時刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子,電量為+q、質(zhì)量為m。通過PT上的某點R進(jìn)入勻強(qiáng)電場I后從CD邊上的M點水平射出,其軌跡如圖,若PR兩點的距離為2L。不計粒子的重力。試求:
(1)勻強(qiáng)電場I的電場強(qiáng)度E的大小和MT之間的距離;
(2)有一邊長為a、由光滑彈性絕緣壁圍成的正三角形容器,在其邊界正中央開有一小孔S,將其置于CD右側(cè)且緊挨CD邊界,若從Q點射入的粒子經(jīng)AB、CD間的電場從S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無機(jī)械能和電量損失),并返回Q點,需在容器中現(xiàn)加上一個如圖所示的勻強(qiáng)磁場,粒子運(yùn)動的半徑小于,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小應(yīng)滿足的條件以及從Q出發(fā)再返回到Q所經(jīng)歷的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在平面坐標(biāo)系xoy內(nèi),第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,第I、Ⅳ象限內(nèi)存在半徑為L的圓形勻強(qiáng)磁場,磁場圓心在M(L,0)點,磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外.一帶正電粒子從第Ⅲ象限中的Q(-2L,-L)點以速度v0沿x軸正方向射出,恰好從坐標(biāo)原點O進(jìn)入磁場,從P(2L,0)點射出磁場.不計粒子重力,求:

(1)帶電粒子進(jìn)入磁場時的速度大小和方向。
(2)電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比
(3)粒子在磁場與電場中運(yùn)動時間之比

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)存在著方向相反的兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其中圓心在坐標(biāo)原點、半徑為R的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場方向垂直于xOy平面向里,第一象限和第四象限的圓形區(qū)域外(區(qū)域Ⅱ)的磁場方向垂直于xOy平面向外,MN為與x軸垂直且與y軸相距2.5R的一條直線,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,經(jīng)過加速電壓為U的加速電場加速后,從坐標(biāo)為(-R,0)的A點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ,并從橫坐標(biāo)為0.5R處的P點進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ.已知粒子第一次經(jīng)過直線MN和第二次經(jīng)過直線MN時的速度方向恰好相反,不計粒子重力,求:

(1)粒子進(jìn)入圓形區(qū)域Ⅰ時的運(yùn)動速度v的大小;       
(2)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的大。
(3)粒子從A點開始到第二次經(jīng)過直線MN的過程中運(yùn)動的總時間t.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標(biāo)系xoy,x軸沿水平方向,如圖甲所示。第一象限內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場,第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強(qiáng)電場。某種發(fā)射裝置(未畫出)豎直向上發(fā)射出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(可視為質(zhì)點),該粒子以v0的初速度從x軸上的A點進(jìn)入第二象限,并從y軸上的C點沿水平方向進(jìn)入第一象限后能夠沿水平方向運(yùn)動到D點。已知OA、OC距離相等,CD的距離為OC,E點在D點正下方,位于x軸上,重力加速度為g。則:

(1)求粒子在C點的速度大小以及OC之間的距離;
(2)若第一象限同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場,磁場方向垂直紙面,(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),并且在時刻粒子由C點進(jìn)入第一象限,且恰好也能通過同一水平線上的D點,速度方向仍然水平。若粒子在第一象限中運(yùn)動的周期與磁場變化周期相同,求交變磁場變化的周期;
(3)若第一象限仍同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),調(diào)整圖乙中磁場變化的周期,讓粒子在t=0時刻由C點進(jìn)入第一象限,且恰能通過E點,求交變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0應(yīng)滿足的條件。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,左側(cè)裝置內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場和方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,裝置上下兩極板問電勢差為U,間距為L;右側(cè)為“臺形”勻強(qiáng)磁場區(qū)域ACDH,其中,AH//CD, =4L。一束電荷量大小為q、質(zhì)量不等的帶電粒子(不計重力、可視為質(zhì)點),從狹縫S1射入左側(cè)裝置中恰能沿水平直線運(yùn)動并從狹縫S2射出,接著粒子垂直于AH、由AH的中點M射入“臺形”區(qū)域,最后全部從邊界AC射出。若兩個區(qū)域的磁場方向均水平(垂直于紙面向里)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,“臺形”寬度=L,忽略電場、磁場的邊緣效應(yīng)及粒子間的相互作用。

(1)判定這束粒子所帶電荷的種類,并求出粒子速度的大小;
(2)求出這束粒子可能的質(zhì)量最小值和最大值;
(3)求出(2)問中偏轉(zhuǎn)角度最大的粒子在“臺形”區(qū)域中運(yùn)動的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(14分)如圖所示,豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限,有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場,大小分別為B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場,大小也為E;第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道,軌道最高點與坐標(biāo)原點O相切,最低點與絕緣光滑水平面相切于N。一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動,恰好通過坐標(biāo)原點O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動,過N點水平進(jìn)入第四象限,并在電場中運(yùn)動(已知重力加速度為g)。

(1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量;
(2)P點距坐標(biāo)原點O至少多高;
(3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對應(yīng)速度進(jìn)入第一象限,通過N點開始計時,經(jīng)時間小球距N點的距離s為多遠(yuǎn)。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(13分)一個重力不計的帶電粒子,以大小為v的速度從坐標(biāo)(0,L)的a點,平行于x軸射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,并從x軸上b點射出磁場,射出速度方向與x軸正方向夾角為60°,如圖所示.求:

(1)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑;
(2)帶電粒子的比荷q/m及粒子從a點運(yùn)動到b點的時間;
(3)其他條件不變,要使該粒子恰從O點射出磁場,求粒子入射速度大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

在第三次工業(yè)革命的今天,新材料的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用尤為重要。我國某科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)一種新型的半導(dǎo)體材料,目前已經(jīng)知道這種半導(dǎo)體材料的載流子(參與導(dǎo)電的“帶電粒子”)的電荷量的值是e(電子電量的絕對值),但不知道它的電性和載流子的數(shù)密度n(單位體積中載流子的數(shù)量)。為了測定這種材料中的載流子是帶正電還是帶負(fù)電,以及載流子的數(shù)密度,科學(xué)家把這種材料先加工成一塊偏平的六面體樣品,這塊樣品的長、寬和厚度分別為a、b、d(如圖中所示),F(xiàn)將這塊樣品接入電路中,且把靠外的偏平面標(biāo)記為M,靠里的偏平面標(biāo)記為N,然后在垂直于大平面的方向加上一個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。接通電鍵S,調(diào)節(jié)可變電阻R.使電路中產(chǎn)生合適的電流。然后用電壓表判定M、N兩個面的電勢高低并測定M、N間的電壓(也叫霍耳電壓),從而得到這種半導(dǎo)體材料載流子的電性和數(shù)密度。

(1)當(dāng)M的電勢比N的電勢低時,材料中的載流子帶   電(填“正”或“負(fù)”);
(2)為了測定載流子的數(shù)密度n,除題目中已給出的數(shù)據(jù)外,還需要測定的物理量有(寫出物理量的含義并設(shè)定相應(yīng)的符號)                       ;
(3)根據(jù)題設(shè)條件和你測定的物理量,寫出載流子的數(shù)密度的表達(dá)式n=          

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