(12分)如圖所示,水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車,管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10-5C的小球,小球的直徑比管的內(nèi)徑略小.在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1= 15T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN面的上方還存在著豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)E=25V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng),以帶電小球剛經(jīng)過(guò)場(chǎng)的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn),測(cè)得小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨高度h變化的關(guān)系如圖所示.g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力.求:
(1)小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)的加速度大小a;
(2)絕緣管的長(zhǎng)度L;
(3)小球離開(kāi)管后再次經(jīng)過(guò)水平面MN時(shí)距管口的距離
(1)2m/s2(2)1m(3)()m
解析試題分析:(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,豎直方向小球受重力和恒定的洛倫茲力f1,故小球在管中豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度設(shè)為a,由牛頓第二定律 而
得
(2)由小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨高度h變化的圖象知,在小球運(yùn)動(dòng)到管口時(shí),F(xiàn)N=2.4×10-3N,設(shè)v1為小球豎直分速度及由v1使小球受到的洛倫茲力,則
由水平方向平衡知,即
解得
由豎著方向小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)得=1m
(3)小球離開(kāi)管口進(jìn)入復(fù)合場(chǎng),其中qE=2×10-3N,mg=2×10-3N.
故電場(chǎng)力與重力平衡,小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合速度與MN成45°角,m/s軌道半徑為R,此時(shí)洛倫茲力充當(dāng)向心力 得
小球離開(kāi)管口開(kāi)始計(jì)時(shí),到再次經(jīng)過(guò)
MN所通過(guò)的水平距離由幾何關(guān)系得
對(duì)應(yīng)時(shí)間
小車運(yùn)動(dòng)距離為x2,m
故△x= x1- x2=()m
考點(diǎn):牛頓第二定律 洛倫茲力 電場(chǎng)力 勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題
如下圖所示,一個(gè)帶負(fù)電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙的絕緣桿上,整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中.現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右的瞬時(shí)速度,使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情況可能是( )
A.始終做勻速運(yùn)動(dòng) |
B.開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),最后靜止于桿上 |
C.先做加速運(yùn)動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng) |
D.先做減速運(yùn)動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(18分)如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy平面的第Ⅱ象限內(nèi)有半徑為R的圓O1分別與x軸、y軸相切于C(-R,0)、D(0,R) 兩點(diǎn),圓O1內(nèi)存在垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.與y軸負(fù)方向平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)左邊界與y軸重合,右邊界交x軸于G點(diǎn),一帶正電的粒子A(重力不計(jì))電荷量為q、質(zhì)量為m,以某一速率垂直于x軸從C點(diǎn)射入磁場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)恰好從D點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng),最后從G點(diǎn)以與x軸正向夾角為45°的方向射出電場(chǎng).求:
(1)OG之間的距離;
(2)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(3)若另有一個(gè)與A的質(zhì)量和電荷量相同、速率也相同的粒子A′,從C點(diǎn)沿與x軸負(fù)方向成30°角的方向射入磁場(chǎng),則粒子A′再次回到x軸上某點(diǎn)時(shí),該點(diǎn)的坐標(biāo)值為多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(12分)如圖a所示,與水平方向成37°角的直線MN下方有與MN垂直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)后,電荷以v0=1.5×l04m/s的速度通過(guò)MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場(chǎng)以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過(guò)MN時(shí)為t=0時(shí)刻)。求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(2)圖b中時(shí)刻電荷與第一次通過(guò)MN的位置相距多遠(yuǎn); (3)如果電荷第一次通過(guò)MN的位置到N點(diǎn)的距離d=68cm,在N點(diǎn)上方且垂直MN放置足夠大的擋板.求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需的時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(12分)如右圖所示,PQ是兩塊平行金屬板,上極板接電源正極,兩極板之間的電壓為U=1.2×104V,一帶負(fù)電的粒子通過(guò)P極板的小孔以速度v0=2.0×104m/s垂直金屬板飛入,通過(guò)Q極板上的小孔后,垂直AC邊經(jīng)中點(diǎn)O進(jìn)入邊界為等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.0T,邊界AC的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1.6m,粒子比荷=5×104C/kg,不計(jì)粒子的重力。求:
(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大;
(2)粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)邊界上的位置到B點(diǎn)的距離以及在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩個(gè)界面S1和S2互相平行,間距為d,將空間分為三個(gè)區(qū)域。Ⅰ和Ⅲ兩區(qū)域內(nèi)有方向指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2。區(qū)域Ⅱ內(nèi)是勻強(qiáng)電場(chǎng)E,方向從S1垂直指向S2。一質(zhì)量為m、電量為-q的粒子(重力不計(jì))以平行于電場(chǎng)線的初速度v0,從與S1相距為d/4的O點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),為使該粒子沿圖中的軌跡運(yùn)動(dòng)(軌跡的兩個(gè)半圓的半徑相等)。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1:B2之比應(yīng)是多少?
(2)場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)滿足什么條件?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,豎直放置的平行帶電導(dǎo)體板A、B和水平放置的平行帶電導(dǎo)體板C、D,B板上有一小孔,從小孔射出的帶電粒子剛好可從C、D板間左上角切入C、D板間電場(chǎng),已知C、D板間距離為d,長(zhǎng)為2d, UAB=UCD=U>0,在C、D板右側(cè)存在有一個(gè)垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m,電量為q的帶正電粒子由靜止從A板釋放,沿直線運(yùn)動(dòng)至B板小孔后貼近C板進(jìn)入C、D板間,最后能進(jìn)入磁場(chǎng)中。帶電粒子的重力不計(jì)。求:
(1)帶電粒子從B板小孔射出時(shí)的速度大小v0;
(2)帶電粒子從C、D板射出時(shí)的速度v大小和方向;
(3)欲使帶電粒子不再返回至C、D板間,右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小應(yīng)該滿足什么條件?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(15分)如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xoy,在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B="0." 5T,還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E= 2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場(chǎng)強(qiáng)大小也為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),并在y>h=0.4m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度,恰好能沿PO作勻速直線運(yùn)動(dòng)(PO與x軸負(fù)方向的夾角為θ=45°),并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限.已知重力加速度g=10m/s2,問(wèn):
(1)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比,并指出油滴帶何種電荷;
(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大。
(3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間以及油滴離開(kāi)第一象限處的坐標(biāo)值.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(17分)如圖所示,串聯(lián)阻值為R的閉合電路中,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd存在一個(gè)方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加且變化率為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),abcd的電阻值也為R,其他電阻不計(jì).電阻兩端又向右并聯(lián)一個(gè)平行板電容器.在靠近M板處由靜止釋放一質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子(不計(jì)重力),經(jīng)過(guò)N板的小孔P進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知該圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑為.求:
(1)電容器獲得的電壓;
(2)帶電粒子從小孔P射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度;
(3)帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和它離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角.
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