如圖甲所示,兩平行金屬板長(zhǎng)度l不超過0.2 m,兩板間電壓U隨時(shí)間t變化的U-t圖象如圖乙所示.在金屬板右側(cè)有一左邊界為MN、右邊無界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01 T,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v0=105 m/s射入電場(chǎng)中,初速度方向沿兩板間的中線OO′方向.磁場(chǎng)邊界MN與中線OO′垂直.已知帶電粒子的比荷=108 C/kg,粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì).

(1)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi),可以把板間的電場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)做恒定的.請(qǐng)通過計(jì)算說明這種處理能夠成立的理由;
(2)設(shè)t=0.1 s時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子恰能從金屬板邊緣穿越電場(chǎng)射入磁場(chǎng),求該帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的大。
(3)對(duì)于所有經(jīng)過電場(chǎng)射入磁場(chǎng)的帶電粒子,設(shè)其射入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和從磁場(chǎng)射出的出射點(diǎn)間的距離為d,試判斷:d的大小是否隨時(shí)間變化?若不變,證明你的結(jié)論;若變化,求出d的變化范圍.
(1)見解析 (2)1.41×105 m/s (3)d=0.2 m不隨時(shí)間變化
(1)帶電粒子在金屬板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
t=≤2×10-6 s,
由于t遠(yuǎn)小于T(T為電壓U的變化周期),故在t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可視為恒定的.
另解:在t時(shí)間內(nèi)金屬板間電壓變化ΔU≤2×10-3 V,由于ΔU遠(yuǎn)小于100 V(100 V為電壓U最大值),電壓變化量特別小,故t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可視為恒定的.
(2)t=0.1 s時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓U=100 V,由動(dòng)能定理得
qU=mvmv
代入數(shù)據(jù)得v1=1.41×105 m/s.
(3)設(shè)某一任意時(shí)刻射出電場(chǎng)的粒子速率為v,速度方向與水平方向的夾角為α,則 

v=
粒子在磁場(chǎng)中有qvB=
可得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=
由幾何關(guān)系d=2Rcosα
可得:d==0.2 m,故d不隨時(shí)間而變化
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


已知一足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面的傾角為θ,以一定的速度勻速運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻在傳送帶適當(dāng)?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖a所示),以此時(shí)為t=0時(shí)刻記錄了小物塊之后在傳送帶上運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖b所示(圖中取沿斜面向上的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍渲袃勺鴺?biāo)大小v1>v2),已知傳送帶的速度保持不變(g取10 m/s2),則
A.0~t1內(nèi),物塊對(duì)傳送帶做正功
B.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,μ<tanθ
C.0~t2內(nèi),傳送帶對(duì)物塊做功為
D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量大小一定大于物塊動(dòng)能的變化量大小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷,帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑,到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零,然后下滑回到M點(diǎn),此時(shí)速度為。若小物體電荷量保持不變,OM=ON,則(  )
A.小物體上升的最大高度為
B.從N到M的過程中,小物體的電勢(shì)能逐漸減小
C.從M到N的過程中,電場(chǎng)力對(duì)小物體先做正功后做負(fù)功
D.從N到M的過程中,小物體受到的摩擦力和電場(chǎng)力均是先增大后減小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,一物體m在沿斜面向上的恒力F作用下,由靜止從底端沿光滑的斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t力F做功為60J,此后撤去力F,物體又經(jīng)過時(shí)間t回到出發(fā)點(diǎn),若以地面為零勢(shì)能面,物體回到出發(fā)點(diǎn)的動(dòng)能為     ;撤去力F時(shí)物體的重力勢(shì)能為     

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

圖中甲是勻強(qiáng)電場(chǎng),乙是孤立的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),丙是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線上,且a位于連線的中點(diǎn)),丁是等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,且a位于連線的中點(diǎn)).有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷僅在電場(chǎng)力作用下分別從電場(chǎng)中的a點(diǎn)由靜止釋放,動(dòng)能Ek隨位移x變化的關(guān)系圖象如圖中的①②③圖線所示,其中圖線①是直線.下列說法正確的是(  )

A.甲對(duì)應(yīng)的圖線是①B.乙對(duì)應(yīng)的圖線是②
C.丙對(duì)應(yīng)的圖線是②D.丁對(duì)應(yīng)的圖線是③

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)冰壺比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體育項(xiàng)目,比賽場(chǎng)地示意如圖.比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員在投擲線AB處讓冰壺以v0=2m/s的初速度向圓壘圓心O點(diǎn)滑出,已知圓壘圓心O到AB線的距離為30m,冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為µ1=0.008(g取10m/s2).問:
(1)如果在圓壘圓心O有對(duì)方的冰壺,則能否將對(duì)方冰壺撞開?請(qǐng)通過計(jì)算說明理由.
(2)如果在圓壘圓心O有對(duì)方的冰壺,為了確保將對(duì)方冰壺撞開,運(yùn)動(dòng)員可以用毛刷擦冰壺運(yùn)行前方的冰面,使冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小,若用毛刷擦冰面后動(dòng)摩擦因數(shù)減少至, µ2=0.004,則運(yùn)動(dòng)員用毛刷擦冰面的長(zhǎng)度應(yīng)大于多少米?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,固定的凹槽水平表面光滑,其內(nèi)放置U形滑板N,滑板兩端為半徑R="0.45" m
的1/4圓弧面,A和D分別是圓弧的端點(diǎn),BC段表面粗糙,其余段表面光滑,小滑塊P1和P2的質(zhì)量均為m,滑板的質(zhì)量M=4m.P1和P2與BC面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1=0.10和μ2=0.40,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,開始時(shí)滑板緊靠槽的左端,P2靜止在粗糙面的B點(diǎn)。P1以v0="4.0" m/s的初速度從A點(diǎn)沿弧面自由滑下,與P2發(fā)生彈性碰撞后,P1停在粗糙面B點(diǎn)上,當(dāng)P2滑到C點(diǎn)時(shí),滑板恰好與槽的右端碰撞并與槽牢固粘連,P2繼續(xù)滑動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度為零,P1與P2可視為質(zhì)點(diǎn),取g="10" m/s2。問:

(1)P2在BC段向右滑動(dòng)時(shí),滑板的加速度為多大?
(2)BC長(zhǎng)度為多少?N、P1和P2最終靜止后,P1與P2間的距離為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

有一勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為40N/C,在同一條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn),把質(zhì)量為2×10-9kg,帶電荷量為-1.5×10-8C的微粒從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做1.5×10-6J的正功.求:
(1)A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB是多少?
(2)A、B兩點(diǎn)間距離是多少?
(3)若微粒在A點(diǎn)具有與電場(chǎng)線同向的速度10m/s,在只有電場(chǎng)力作用的情況下,求經(jīng)過B點(diǎn)的速度?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在粗糙的斜面上固定一點(diǎn)電荷Q,在M點(diǎn)無初速度釋放帶有恒定電荷的小物塊,小物塊在Q的電場(chǎng)中沿斜面運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停下。則從M到N的過程中,下列說法正確的是( )
A.小物塊所受的電場(chǎng)力減小
B.小物塊的電勢(shì)能減小
C.M點(diǎn)的電勢(shì)一定低于N點(diǎn)的電勢(shì)
D.小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定小于克服摩擦力做的功

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