【題目】如圖,以豎直向上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系;該真空中存在方向沿x軸正向、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場和方向垂直xoy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場;原點(diǎn)O處的離子源連續(xù)不斷地發(fā)射速度大小和方向一定、質(zhì)量為m、電荷量為-qq0)的粒子束,粒子恰能在xoy平面內(nèi)做直線運(yùn)動,重力加速度為g,不計粒子間的相互作用;

(1)求粒子運(yùn)動到距x軸為h所用的時間;

(2)若在粒子束運(yùn)動過程中,突然將電場變?yōu)樨Q直向下、場強(qiáng)大小變?yōu)?/span>,求從O點(diǎn)射出的所有粒子第一次打在x軸上的坐標(biāo)范圍(不考慮電場變化產(chǎn)生的影響);

(3)若保持E、B初始狀態(tài)不變,僅將粒子束的初速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,求運(yùn)動過程中,粒子速度大小等于原來初速度的點(diǎn)所在直線方程。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】1)粒子恰能在xoy平面內(nèi)做直線運(yùn)動,則粒子在垂直速度方向上所受合外力一定為零,又有電場力和重力為恒力,其在垂直速度方向上的分量不變,而要保證該方向上合外力為零,則洛倫茲力大小不變,因為洛倫茲力,所以受到大小不變,即粒子做勻速直線運(yùn)動,重力、電場力和磁場力三個力的合力為零,

設(shè)重力與電場力合力與-y軸夾角為θ,粒子受力如圖所示, ,

vy方向上分量大小

因為粒子做勻速直線運(yùn)動,根據(jù)運(yùn)動的分解可得,粒子運(yùn)動到距x軸為h處所用的時間;

2)若在粒子束運(yùn)動過程中,突然將電場變?yōu)樨Q直向下,電場強(qiáng)度大小變?yōu)?/span>,則電場力,電場力方向豎直向上;

所以粒子所受合外力就是洛倫茲力,則有,洛倫茲力充當(dāng)向心力,即

如圖所示,由幾何關(guān)系可知,當(dāng)粒子在O點(diǎn)就改變電場時,第一次打在x軸上的橫坐標(biāo)最小,

當(dāng)改變電場時粒子所在處于粒子第一次打在x軸上的位置之間的距離為2R時,第一次打在x軸上的橫坐標(biāo)最大,

所以從O點(diǎn)射出的所有粒子第一次打在x軸上的坐標(biāo)范圍為,即

3)粒子束的初速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,則粒子不能做勻速直線運(yùn)動,粒子必發(fā)生偏轉(zhuǎn),而洛倫茲力不做功,電場力和重力對粒子所做的總功必不為零;

那么設(shè)離子運(yùn)動到位置坐標(biāo)(x,y)滿足速率,則根據(jù)動能定理有

,

所以

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,坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi),x軸沿水平方向.x0的區(qū)域有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1;第三象限同時存在著垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,電場強(qiáng)度大小為Ex0的區(qū)域固定一與x軸成θ=30°角的絕緣細(xì)桿.一穿在細(xì)桿上的帶電小球a沿細(xì)桿勻速滑下,從N點(diǎn)恰能沿圓周軌道運(yùn)動到x軸上的Q點(diǎn),且速度方向垂直于x軸.已知Q點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為 ,重力加速度為g, , 。空氣阻力忽略不計,求:

(1)帶電小球a的電性及其比荷

(2)帶電小球a與絕緣細(xì)桿的動摩擦因數(shù)μ;

(3)當(dāng)帶電小球a剛離開N點(diǎn)時,從y軸正半軸距原點(diǎn)OP點(diǎn)(圖中未畫出)以某一初速度平拋一個不帶電的絕緣小球b,b球剛好運(yùn)動到x軸與向上運(yùn)動的a球相碰,則b球的初速度為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的長木板靜止在光滑水平面上,上表面OA段光滑,AB段粗糙且長為l,左端O處固定輕質(zhì)彈簧,右側(cè)用不可伸長的輕繩連接于豎直墻上,,輕繩所能承受的最大拉力為F.質(zhì)量為m的小滑塊以速度vA點(diǎn)向左滑動壓縮彈簧,彈簧的壓縮量達(dá)最大時細(xì)繩恰好被拉斷,再過一段時間后長木板停止運(yùn)動,小滑塊恰未掉落。則( 。

A. 細(xì)繩被拉斷瞬間木板的加速度大小為

B. 細(xì)繩被拉斷瞬間彈簧的彈性勢能為

C. 彈簧恢復(fù)原長時滑塊的動能為

D. 滑塊與木板AB間的動摩擦因數(shù)為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的直角坐標(biāo)系中在直線x=8Ly軸區(qū)域內(nèi)存在著兩個大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)電場其中x軸上方的電場方向沿、軸負(fù)方向x軸下方的電場方向沿y軸正方向。x>0的區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=。在電場左邊界坐標(biāo)為(8L,-4L)A點(diǎn)和坐標(biāo)為(8L,-L)C點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子先后以相同的速度v0沿x軸正方向射入電場.A點(diǎn)射入的粒子,恰好從y軸上坐標(biāo)為(04L)A′點(diǎn)以速度v0沿ⅹ軸正方向射出電場,其運(yùn)動軌跡如圖所示。不計粒子的重力及它們之間的相互作用。

(1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小;

(2)要使兩粒子在磁場中相遇求在A、C兩點(diǎn)射入粒子的時間差及兩粒子在磁場中相遇點(diǎn)的坐標(biāo)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,斜面體C質(zhì)量為M,斜面足夠長,始終靜止在水平面上,一質(zhì)量為m的足夠長的長方形木板A上表面光滑,木板A獲得初速度后恰好能沿斜面勻速下滑,當(dāng)木板A勻速下滑時將一質(zhì)量為2m的滑塊B輕輕放在木板A表面上,當(dāng)滑塊B在木板A上滑動時,下列說法不正確的是

A. 滑塊B的速度為時,木板A與滑塊B的速度大小相等

B. 滑塊B的速度為時,斜面體和水平面間無摩擦力

C. 滑塊B的動量為時,木板A的動量大小為

D. 滑塊B的動量為,水平面對斜面體的支持力大小為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)要測定三節(jié)干電池組成電池組的電動勢和內(nèi)阻,實驗室中提供如下器材:

A.電流表G(滿偏電流5mA,內(nèi)阻10Ω)

B.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻0.5Ω)

C.電壓表(量程15V,內(nèi)阻約為6kΩ)

D.滑動變阻器(0~10Ω,額定電流為2A)

E.定值電阻R0(阻值990Ω)

D.電建S一個,導(dǎo)線若干.

(1)完成虛線框內(nèi)的電路連接.為了減小實驗誤差以及便于數(shù)據(jù)處理,電路圖1中的導(dǎo)線應(yīng)該連接到

_____(填“①”“②”)的位置.

(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器,測得虛線框中電表的示數(shù)x與電流表的示數(shù)I的多組數(shù)值,作出x﹣I圖象如圖2所示,則由圖線可以得到被測電池組的電動勢E=_____V,內(nèi)阻r=_____Ω(保留兩位有效數(shù)字).

(3)實驗時,小明進(jìn)行多次測量,花費(fèi)了較長的時間,測量期間一直保持電路閉合.其實,從實驗誤差考慮,這樣的操作不妥,因為_____

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量均為mA、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧拴接在一起豎直放置在水平地面上物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)在A的正上方h高處有一質(zhì)量也為m的小球C。現(xiàn)將小球C由靜止釋放,CA發(fā)生碰撞后立刻粘在一起彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略空氣阻力,重力加速度為g.下列說法正確的是

A. CA碰撞后瞬間A的速度大小為

B. CA碰撞時產(chǎn)生的內(nèi)能為

C. CA碰撞后彈簧的最大彈性勢能為

D. 要使碰后物體B被拉離地面,h至少為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)下列說法中正確的是

A.物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象是分子熱運(yùn)動狀態(tài)總是朝著無序性增大的方向進(jìn)行的一種表現(xiàn)

B.物體溫度升高,每個分子的熱運(yùn)動動能都增大

C.露珠呈球狀是液體表面張力作用的結(jié)果

D.阿伏伽德羅常數(shù)為NA,則密度為ρ、摩爾質(zhì)量為M、體積lm3的銅所含原子數(shù)為

E.密閉容器內(nèi)的理想氣體,壓強(qiáng)不變而體積增大時,容器器壁單位時間單位面積受到氣體分子撞擊的次數(shù)一定減少

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,甲圖為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波動圖象,乙圖為參與波動質(zhì)點(diǎn)P的振動圖象,則下列說法正確的是_________(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分,每選錯1個扣3分,最低得分為0)

A.該波的傳播速率為4m/s

B.該波的傳播方向沿x軸正方向

C.經(jīng)過0.5s,質(zhì)點(diǎn)P沿波的傳播方向向前傳播2m

D.該波在傳播過程中若遇到4m的障礙物,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

E.經(jīng)過0.5s時間,質(zhì)點(diǎn)P的位移為零,路程為0.4m

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