(12分)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)存在著方向相反的兩個勻強磁場區(qū)域,其中圓心在坐標(biāo)原點、半徑為R的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場方向垂直于xOy平面向里,第一象限和第四象限的圓形區(qū)域外(區(qū)域Ⅱ)的磁場方向垂直于xOy平面向外,MN為與x軸垂直且與y軸相距2.5R的一條直線,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,經(jīng)過加速電壓為U的加速電場加速后,從坐標(biāo)為(-R,0)的A點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ,并從橫坐標(biāo)為0.5R處的P點進入?yún)^(qū)域Ⅱ.已知粒子第一次經(jīng)過直線MN和第二次經(jīng)過直線MN時的速度方向恰好相反,不計粒子重力,求:
(1)粒子進入圓形區(qū)域Ⅰ時的運動速度v的大;
(2)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強度B1、B2的大。
(3)粒子從A點開始到第二次經(jīng)過直線MN的過程中運動的總時間t.
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
湯姆孫測定電子比荷的實驗裝置如圖甲所示。從陰極K發(fā)出的電子束經(jīng)加速后,以相同速度沿水平中軸線射入極板D1、D2區(qū)域,射出后打在光屏上形成光點。在極板D1、D2區(qū)域內(nèi),若不加電場和磁場,電子將打在P1點;若只加偏轉(zhuǎn)電壓U,電子將打在P2點;若同時加上偏轉(zhuǎn)電壓U和一個方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出),電子又將打在P1點。已知極板長度為L,極板間距為d。忽略電子的重力及電子間的相互作用。
(1)求電子射人極板D1、D2區(qū)域時的速度大;
(2)打在P2點的電子,相當(dāng)于從D1、D2中軸線的中點O’射出,如圖乙中的O’ P2所示,已知試推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式;
(3)若兩極板間只加題中所述的勻強磁場,電子在極板間的軌跡為一段圓弧,射出后打在P3點。測得圓弧半徑為2L、P3與P1間距也為2L,求圖乙中P1與P2點的間距a。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(9分)如圖所示,導(dǎo)體桿質(zhì)量為,電阻為,放在與水平面夾角為的傾斜金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為,電阻不計,系統(tǒng)處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為,電源的內(nèi)阻不計,重力加速度為。求:
(1)若導(dǎo)體光滑時,電源的電動勢為多大能使導(dǎo)體桿靜止在導(dǎo)軌上;
(2)若導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,且不通電時導(dǎo)體桿不能靜止在導(dǎo)軌上,要使桿在導(dǎo)軌上勻速下滑,電源的電動勢應(yīng)為多大。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在xoy坐標(biāo)系第一象限內(nèi)有勻強磁場,磁場區(qū)域上邊界剛好與直線y=a重合,磁感應(yīng)強度為B。一個帶正電的離子在坐標(biāo)為(a,0)的A點以某一速度進入磁場區(qū)域,進入磁場時速度方向與x軸正向夾角為30°,離子質(zhì)量為m,帶電量為q。不計離子重力。
(1)若離子離開磁場時位置坐標(biāo)為(a,a )的C點,求離子運動的速度大小?
(2)當(dāng)離子進入磁場的速度滿足什么條件時可使離子在磁場區(qū)域運動的時間最長?并求出最長時間是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在直角坐標(biāo)系的第一、二象限內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場,第三象限有沿y軸負(fù)方向的勻強電場;第四象限無電場和磁場,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v0從y軸上的M點沿x軸負(fù)方向進入電場,不計粒子的重力,粒子經(jīng)x軸上的N點和P點最后又回到M點,設(shè)OM=L,ON=2L.求:
(1)帶電粒子的電性,電場強度E的大小;
(2)帶電粒子到達(dá)N點時的速度大小和方向;
(3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向;
(4)粒子從M點進入電場,經(jīng)N、P點最后又回到M點所用的時間。
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(15分)如圖所示,在足夠大的空間范圍內(nèi),同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場,電場強度為E,磁感應(yīng)強度為B。足夠長的斜面固定在水平面上,斜面傾角為。有一帶電的小球P靜止于斜面頂端A處,且恰好對斜面無壓力。若將小球P以初速度水平向右拋出(P視為質(zhì)點),一段時間后,小球落在斜面上的C點。已知小球的運動軌跡在同一豎直平而內(nèi),重力加速度為g,求:
(1)小球P落到斜面時速度方向與斜面的夾角及由A到C所需的時間t;
(2)小球P拋出到落回斜面的位移x的大小。
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(10分) 如下圖所示,質(zhì)量為m=1kg,電荷量為q=5×10-2 C的帶正電的小滑塊,從半徑為R=0.4m的光滑絕緣圓孤軌道上由靜止自A端滑下.整個裝置處在方向互相垂直的勻強電場與勻強磁場中.已知E=100 V/m,水平向右;B=1T,方向垂直紙面向里.求:
(1)滑塊到達(dá)C點時的速度;
(2)在C點時滑塊對軌道的壓力.(g=10 m/s2)
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(14分)如圖所示,在一寬度D="16" cm的區(qū)域內(nèi),同時存在相互垂直的勻強磁場B和勻強電場E,電場的方向豎直向上,磁場的方向垂直向外。一束帶電粒子以速度同時垂直電場和磁場的方向射入時,恰不改變運動方向。若粒子射入時只有電場,可測得粒子穿過電場時沿豎直方向向上偏移6.4 cm;若粒子射人時只有磁場,則粒子束離開磁場時偏離原方向的距離是多少?不計粒子的重力。
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(10分)如圖所示,直線MN上方為磁感應(yīng)強度為B的足夠大的勻強磁場.一電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)以v的速度從點O與MN成30°角的方向射入磁場中,求:
(1)電子從磁場中射出時距O點多遠(yuǎn);
(2)電子在磁場中運動的時間為多少.
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