【題目】如圖所示，在坐標(biāo)系xOy的第一象限中存在為奇數(shù)個(gè)寬度均為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場，各磁場區(qū)域緊密連接，且左、右兩側(cè)邊界相互平行，第1個(gè)磁場區(qū)域的左邊界為y軸，磁場方向垂直紙面向外，相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反在第n個(gè)磁場區(qū)域的右邊界上有長為2d的探測板PQ，探測板的下邊緣Q與x軸相距坐標(biāo)原點(diǎn)O處的粒子源以某一特定速度在xOy平面內(nèi)不斷向磁場區(qū)域發(fā)射質(zhì)量為m，電荷量為的粒子，方向與x軸正方向成角，每秒發(fā)射粒子的總數(shù)為，通過改變粒子發(fā)射速度的大小，可以使粒子從不同位置射出磁場已知，，，不計(jì)粒子重力且忽略粒子間的相互作用．

若粒子從點(diǎn)射出磁場，求粒子發(fā)射速度大小；

若粒子均垂直打到探測板上并全部被反向彈回，且彈回速度大小為打板前速度大小的，求：

Ⅰ探測板受到的平均作用力大��；

Ⅱ的所有可能值，并求出n取最大值時(shí)，粒子在磁場中運(yùn)動的總時(shí)間不計(jì)粒子與探測板發(fā)生碰撞的時(shí)間

【答案】（1） （2）① ②n的可能值有9,11,13,15；

【解析】

由幾何關(guān)系求出半徑，根據(jù)牛頓第二定律求出粒子發(fā)射速度大��；

若粒子垂直打在板上，由粒子的運(yùn)動軌跡的對稱性分析，作出粒子運(yùn)動軌跡，由幾何關(guān)系得到半徑，求出彈回的速度，根據(jù)動量定理和牛頓第三定律得到探測板受到的平均作用力大小；粒子從O點(diǎn)出發(fā)打到板上過程中，由位移關(guān)系得到n的最大值，求出半徑，得到圓心角，再結(jié)合周期公式求出粒子運(yùn)動的時(shí)間。

由幾何關(guān)系，

根據(jù)牛頓第二定律

所以

若粒子垂直打在板上，由粒子的運(yùn)動軌跡的對稱性知道，粒子必定垂直經(jīng)過第1個(gè)磁場區(qū)域的右邊界，如圖所示

由幾何關(guān)系半徑

I.同理得粒子射入磁場的速度

所以粒子彈回的速度為

取一小段時(shí)間，由動量定理得到

由牛頓第三定律，探測板受到的平均作用力

粒子從O點(diǎn)出發(fā)打到板上過程中，沿y軸方向的位移

根據(jù)題意

解得

因?yàn)?/span>n為奇數(shù)，所以n的可能值為9、11、13、15

當(dāng)時(shí)，可以求得粒子被板彈回后在磁場中運(yùn)動的半徑為

設(shè)粒子被板彈回后在每個(gè)磁場中運(yùn)動軌跡對應(yīng)的圓心角為θ′

，所以θ′=530

粒子在磁場中運(yùn)動的周期為

所以粒子在磁場中運(yùn)動的總時(shí)間為。

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】如圖所示，水平圓盤上沿直徑方向放置以輕繩相連的兩個(gè)小物塊A和B。兩物塊的質(zhì)量分別為mA和mB，到圓心的距離分別為r和3r。兩物塊與圓盤間的最大靜摩擦力均為自身重力的μ倍，重力加速度為g。不考慮輕繩拉力上限，輕繩伸直且最初拉力為零。圓盤繞過圈心的豎直軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度由零緩慢增大，求：

（1）角速度增大至多少時(shí)輕繩開始出現(xiàn)拉力?

（2）若mA =mB，角速度在什么范圍內(nèi)，兩物塊與圓盤之間都不發(fā)生相對滑動?

（3）是否存在這種可能性：當(dāng)兩物塊的質(zhì)量滿足一定關(guān)系，無論角速度多大，兩物塊與圓盤之間都不發(fā)生相對滑動?若不可能請說明原因，若可能請求出需滿足的條件。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】關(guān)于功率概念,下列說法中正確的是( )

A. 力對物體做的功越多,力做功的功率越大

B. 功率是描述物體做功快慢的物理量

C. 從公式P=Fv可知,汽車的發(fā)動機(jī)功率可以隨速度的不斷增大而提高

D. 由算出的功率是瞬時(shí)值

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一個(gè)半徑為的圓形金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，一根長為r的金屬棒ab的a端位于圓心，b端與導(dǎo)軌接觸良好從a端和圓形金屬導(dǎo)軌分別引出兩條導(dǎo)線與傾角為、間距的平行金屬導(dǎo)軌相連質(zhì)量、電阻的金屬棒cd垂直導(dǎo)軌放置在平行導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌接觸良好，且棒cd與兩導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為導(dǎo)軌間另一支路上有一規(guī)格為“”的小燈泡L和一阻值范圍為的滑動變阻器整個(gè)裝置置于垂直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為金屬棒ab、圓形金屬導(dǎo)軌、平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻不計(jì)，從上往下看金屬棒ab做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，角速度大小為假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知，．

當(dāng)時(shí)，求金屬棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，并指出哪端電勢較高；

在小燈泡正常發(fā)光的情況下，求w與滑動變阻器接入電路的阻值間的關(guān)系；已知通過小燈泡的電流與金屬棒cd是否滑動無關(guān)

在金屬棒cd不發(fā)生滑動的情況下，要使小燈泡能正常發(fā)光，求w的取值范圍．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1m，豎直邊長H=0.3m，匝數(shù)為。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0~2.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使得天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。（重力加速度取）

（1）為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg，線圈的匝數(shù)至少為多少

（2）進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選匝、形狀相同的線圈，總電阻，不接外電流，兩臂平衡，如圖2所示，保持不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場區(qū)域?qū)挾?/span>。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，寬度為L＝0.2 m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值R＝1 Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝5 T．一根質(zhì)量m＝100 g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的拉力拉動導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動，運(yùn)動速度v＝10 m/s，在運(yùn)動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：

(1)在閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小；

(2)作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大��；

(3)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動30 cm時(shí)撤去拉力，求運(yùn)動30 cm和撤去拉力至棒停下來的整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的總熱量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的圓弧軌道。半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對軌道沒有壓力，已知AP=2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動過程中

A. 重力做功2mgR

B. 機(jī)械能減少mgR

C. 合外力做功mgR

D. 克服摩擦力做功

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】雜技演員在進(jìn)行“頂桿”表演時(shí)，頂桿演員A頂住一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的長竹竿．質(zhì)量為m=30kg的演員B自竹竿頂部由靜止開始下滑，滑到竹竿底端時(shí)速度恰好為零．為了研究下滑演員B沿桿下滑情況，在頂桿演員A與竹竿底部之間安裝了一個(gè)力傳感器．由于竹竿處于靜止?fàn)顟B(tài)，傳感器顯示的就是下滑演員B所受摩擦力情況，如圖所示g=10m/s2．求：

(1)下滑演員B下滑過程中的最大速度；

(2)竹桿的長度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，半徑為R 的光滑半園形軌道CDE 在豎直平面內(nèi)與光滑水平軌道AC相切于C點(diǎn)，水平軌道AC 上有一輕質(zhì)彈簧處于自由狀態(tài)，彈簧左端連接在固定的擋板上，彈簧的右端B與軌道最低點(diǎn)C 的距離為4R。現(xiàn)用一個(gè)質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s（不栓接），當(dāng)壓縮至F點(diǎn)(圖中未畫出) 時(shí)，將小球由靜止釋放，小球經(jīng)過BCDE 軌道拋出后恰好落在B點(diǎn)，已知重力加速度為g， 求:

(1) 求小球經(jīng)過E 點(diǎn)時(shí)的速度；

(2) 將彈簧壓至F 點(diǎn)時(shí)的彈性勢能；

(3) 若水平軌道BC 段有摩擦，小球仍從F 點(diǎn)靜止釋放，要使小球能滑上半圓形CDE 軌道且不脫軌，求小球BC 段動摩擦因數(shù)μ的取值范圍。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案