【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為m=5.0×10-8 kg、電荷量為q=1.0×10-6 C的帶電粒子。從靜止開始經(jīng)U0=10 V的電壓加速后,從P點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入磁場(chǎng),已知OP=30 cm,(粒子重力不計(jì),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:
(1)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度v的大;
(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,粒子從x軸上的Q點(diǎn)離開磁場(chǎng),求OQ的距離;
(3)若粒子不能進(jìn)入x軸上方,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′滿足的條件.
【答案】(1)20 m/s。2)0.90 m。3)B′>5.33 T
【解析】
(1)粒子處于加速階段,則由動(dòng)能定理可求出速度大小;(2)粒子僅在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可求出運(yùn)動(dòng)的半徑大小;再根據(jù)幾何關(guān)系,建立已知長(zhǎng)度與半徑的關(guān)系,從而即可求得.(3)由于帶電粒子不從x軸射出,根據(jù)幾何關(guān)系可得半徑的取值范圍,再由半徑公式可推導(dǎo)出磁感應(yīng)強(qiáng)度B'滿足的條件.
(1)對(duì)帶電粒子的加速過程,由動(dòng)能定理
代入數(shù)據(jù)得v=20 m/s
(2)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有:
代入數(shù)據(jù)得R=0.5m
而
故圓心一定在x軸上,軌跡如圖甲所示:
由幾何關(guān)系可知:
故OQ=0.90m
(3)帶電粒子不從x軸射出,如圖乙所示:
由幾何關(guān)系得:①
②
由①②并代入數(shù)據(jù)得
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)利用下列器材測(cè)量?jī)晒?jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
A.待測(cè)干電池兩節(jié)
B.電壓表Vl、V2,量程均為3V,內(nèi)阻很大
C.定值電阻Ro(阻值未知)
D.電阻箱R
E.導(dǎo)線和開關(guān)。
(1)根據(jù)如圖甲所示的實(shí)物連接圖,在圖乙方框中畫出相應(yīng)的電路圖__________;
(2)實(shí)驗(yàn)之前,需要利用該電路測(cè)出定值電阻Ro。先把電阻箱R調(diào)到某一阻值R1,再閉合開關(guān),讀出電壓表Vl和V2的示數(shù)分別為U10、U20,則Ro=_______(用U10、U20、R1表示)。
(3)若測(cè)得Ro=1.2 Ω,實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電阻箱R,讀出相應(yīng)電壓表Vl和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2,描繪出U1-U2圖象如圖丙所示,則兩節(jié)干電池的總電動(dòng)勢(shì)E= ____V,總內(nèi)阻r=____Ω。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在如圖所示的豎直平面內(nèi),在水平線MN的下方有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)等腰三角形金屬線框頂點(diǎn)C與MN重合,線框由靜止釋放,沿軸線DC方向豎直落入磁場(chǎng)中。忽略空氣阻力,從釋放到線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)過程中,關(guān)于線框運(yùn)動(dòng)的v-t圖,可能正確的是:( )
A. B. C. D.
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【題目】歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是現(xiàn)在世界上最大、能量最高的粒子加速器,是一種將質(zhì)子加速對(duì)撞的高能物理設(shè)備,其原理可簡(jiǎn)化如下:兩束橫截面積極小長(zhǎng)度為質(zhì)子束以初速度同時(shí)從左、右兩側(cè)入口射入加速電場(chǎng),經(jīng)過相同的一段距離后射入垂直紙面的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域并被偏轉(zhuǎn),最后兩質(zhì)子束發(fā)生相碰。已知質(zhì)子質(zhì)量為,電量為;加速極板AB、A'B'間電壓均為,且滿足。兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,半徑均為,圓心O、O'在質(zhì)子束的入射方向上,其連線與質(zhì)子入射方向垂直且距離為;整個(gè)裝置處于真空中,忽略粒子間的相互作用及相對(duì)論效應(yīng)。
(1)試求質(zhì)子束經(jīng)過加速電場(chǎng)加速后(未進(jìn)入磁場(chǎng))的速度和長(zhǎng)度;
(2)試求出磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和粒子束可能發(fā)生碰撞的時(shí)間;
(3)若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)將磁場(chǎng)O的圓心往上移了,其余條件均不變,則質(zhì)子束能否相碰?若不能,請(qǐng)說明理由;若能,請(qǐng)說明相碰的條件及可能發(fā)生碰撞的時(shí)間。
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【題目】如圖所示,水平放置的平行板電容器,與某一電源相連,它的極板長(zhǎng)L=0.4 m,兩板間距離d=4×10-3m,有一束由相同帶電微粒組成的粒子流,以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入,開關(guān)S閉合前,兩板不帶電,由于重力作用微粒能落到下板的正中央,已知微粒質(zhì)量為m=4×10-5kg,電量q=+1×10-8C.(g=10 m/s2)問:
(1)微粒入射速度v0為多少?
(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng),電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連?所加的電壓U應(yīng)取什么范圍?
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【題目】2019年1月3日,“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器成功著陸在月球背面。著陸前的部分運(yùn)動(dòng)過程簡(jiǎn)化如下:在距月面15km高處繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng),然后減速下降至距月面100m處懸停,再緩慢降落到月面。已知萬有引力常量和月球的第一宇宙速度,月球半徑約為1.7×103km。由上述條件可以估算出
A. 月球質(zhì)量
B. 月球表面的重力加速度
C. 探測(cè)器在15km高處繞月運(yùn)動(dòng)的周期
D. 探測(cè)器懸停時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力
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【題目】如圖所示,寬為L的平行金屬導(dǎo)軌由光滑的傾斜部分和足夠長(zhǎng)的粗糙水平部分平滑連接,右端接阻值為R的電阻c,矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有豎直向上、大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在傾斜部分同一高度h處放置兩根細(xì)金屬棒a和b,由靜止先后釋放,a離開磁場(chǎng)時(shí)b恰好進(jìn)入磁場(chǎng),a在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的總距離為s。a、b質(zhì)量均為m,電阻均為R,與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度為g。則整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中
A. a棒中的電流方向會(huì)發(fā)生改變B. a棒兩端的最大電壓為
C. 電阻c消耗的電功率一直減小D. 電阻c產(chǎn)生的焦耳熱為
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【題目】甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星,其中甲的軌道為圓,乙的軌道為橢圓,圓軌道的直徑與橢圓軌道的長(zhǎng)軸相等,如圖所示,P點(diǎn)為兩軌道的一個(gè)交點(diǎn)。以下判斷正確的是
A. 衛(wèi)星乙在遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度小于衛(wèi)星甲的線速度
B. 衛(wèi)星乙在近地點(diǎn)的線速度小于衛(wèi)星甲的線速度
C. 衛(wèi)星乙的周期大于衛(wèi)星甲的周期
D. 衛(wèi)星乙在P點(diǎn)的加速度大于衛(wèi)星甲在P點(diǎn)的加速度
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【題目】如圖所示,足夠長(zhǎng)的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角,其中MN與PQ平行且間距為L,導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,導(dǎo)軌電阻不計(jì),金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸,ab棒接入電路的電阻為R,當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為q時(shí),棒的速度大小為v,則金屬棒ab在這一過程中
A. 運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為
B. 下滑位移大小為
C. 產(chǎn)生的焦耳熱小于qBLv
D. 受到的最大安培力大小為
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