【題目】如圖所示,為一環(huán)形磁約束裝置的原理圖,圓心為原點(diǎn)O、半徑為R0的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場。一束質(zhì)量為m、電荷量為q、初速度為v0的帶正電粒子從坐標(biāo)為(0、R0)的A點(diǎn)沿y負(fù)方向射入磁場區(qū)域Ⅰ,粒子全部經(jīng)過x軸上的P點(diǎn),方向沿x軸正方向。當(dāng)在環(huán)形區(qū)域Ⅱ加上方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場時(shí),上述粒子仍從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ,粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅱ后從Q點(diǎn)第2次射入?yún)^(qū)域Ⅰ,已知OQ與x軸正方向成60°。不計(jì)重力和粒子間的相互作用。求:
(1)區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小;
(2)若要使所有的粒子均約束在區(qū)域內(nèi),則環(huán)形區(qū)域Ⅱ中B2的大小、方向及環(huán)形半徑R至少為多大;
(3)粒子從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入后至再次以相同的速度經(jīng)過A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】試題分析:(1)粒子進(jìn)入磁場Ⅰ做圓周運(yùn)動(dòng),由幾何關(guān)系求出軌跡半徑,由牛頓第二定律求解磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大;
(2)在環(huán)形區(qū)域Ⅱ中,當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與外圓相切,畫出軌跡,由幾何關(guān)系求解軌跡半徑,再求解B2的大。
(3)根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角,再求解運(yùn)動(dòng)周期.
解:(1)設(shè)在區(qū)域Ⅰ內(nèi)軌跡圓半徑為r1=R0;
r1=
所以
(2)設(shè)粒子在區(qū)域Ⅱ中的軌跡圓半徑為r2,部分軌跡如圖,由幾何關(guān)系知:,
,
所以,
方向與B1相反,即垂直xoy平面向外;
由幾何關(guān)系得:R=2r2+r2=3r2,
即
(3)軌跡從A點(diǎn)到Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)圓心角θ=90°+60°=150°,要仍從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入,需滿足;
150n=360m,m、n屬于自然數(shù),即取最小整數(shù)m=5,n=12
,其中
代入數(shù)據(jù)得:
答:
(1)區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小為;
(2)環(huán)形區(qū)域Ⅱ中B2的大小為、方向與B1相反,即垂直xoy平面向外;環(huán)形半徑R至少為R0;
(3)粒子從A點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入后至再次以相同的速度經(jīng)過A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期為.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為10kg物體在水平面上向左運(yùn)動(dòng),物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20,物體受到水平向右的拉力F=30N,則該物體受到的摩擦力為( )
A.19.6N,方向水平向右
B.19.6N,方向水平向左
C.30N,方向水平向右
D.30N,方向水平向左
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中
(1)甲同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系,帶滑輪的長木板和彈簧測(cè)力計(jì)均水平固定。實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是__________。
a.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)
b.改變砂和砂桶質(zhì)量,打出幾條紙帶
c.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
d.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
(2)甲同學(xué)若測(cè)出的a–F圖象的斜率為k,則小車的質(zhì)量為________。
(3)乙同學(xué)用如圖乙所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系,得到a–F圖象如圖丙如示。圖線______是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的;(選填“①”或“②”)在軌道水平時(shí),小車運(yùn)動(dòng)的阻力Ff=__________N;
(4)圖丙中,圖線在末端彎曲的原因是____________。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,物體A的質(zhì)量為M=2Kg,靜止在光滑水平面上的平板車B的質(zhì)量為m=1kg、長L=2m.某時(shí)刻A以v0=6m/s向右的初速度滑上平板車B的上表面,在A滑上B的同時(shí),給B施加一個(gè)水平向右的拉力F.(忽略物體A的大小,已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,取重力加速度(g=10m/s2).試求:如果要使A不至于從B上滑落,拉力F的取值范圍?
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【題目】“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng),如圖,某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落,a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,c點(diǎn)是人所能達(dá)到的最低點(diǎn),b點(diǎn)是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置,人在從P點(diǎn)落下到最低c點(diǎn)的過程中下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.人在Pa段做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài)
B.在ab段繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)
C.在bc段繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)
D.在c點(diǎn),人的速度為零,其加速度不為零
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖甲所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實(shí)驗(yàn).他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個(gè)增加砝碼,測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)如表:(重力加速度g取9.8m/s2)
砝碼質(zhì)量m/102g | 0 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 | 7.00 |
標(biāo)尺刻度x/10﹣2m | 15.00 | 18.94 | 22.82 | 26.78 | 30.66 | 34.60 | 42.00 | 54.50 |
(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在圖乙中作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線.
(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可判斷,在 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格的彈簧勁度系數(shù)為N/m.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】甲、乙兩汽車在一平直公路上同向行駛,在t=0到t=t1的時(shí)間內(nèi),它們的v -t圖像如下圖所示,在這段時(shí)間內(nèi)( )
A. 汽車甲的平均速度比乙的大
B. 汽車乙的平均速度等于
C. 甲、乙兩汽車的位移相同
D. 汽車甲的加速度大小逐漸減小,汽車乙的加速度大小逐漸增大
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【題目】如圖所示,P和Q疊在一起,靜止在水平桌面上,下列各對(duì)力屬于作用力和反作用力的是( )
A.P所受的重力和Q對(duì)P的支持力
B.Q所受的重力和Q對(duì)P的支持力
C.P對(duì)Q的壓力和Q對(duì)P的支持力
D.Q所受的重力和桌面對(duì)Q的支持力
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【題目】下列關(guān)于紅外線與紫外線的說法中正確的是( )
A.紫外線的熱效應(yīng)比較顯著
B.紫外線有很強(qiáng)的熒光效應(yīng)
C.紅外線的熱效應(yīng)和化學(xué)作用都顯著
D.紅外線高空攝影利用紅外線衍射現(xiàn)象比較顯著,容易透過云霧煙塵的特性
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