【題目】如圖所示，在O點(diǎn)固定一個正點(diǎn)電荷，同時在以O為圓心、為半徑的虛線圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(未畫出)，MSN是由細(xì)管制成的半徑為a的光滑絕緣圓軌道，其圓心位于O點(diǎn)。在M點(diǎn)以速度v0垂直MN向下射出一個質(zhì)量為m(不計(jì)重力)、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子，粒子恰好做勻速圓周運(yùn)動，從N點(diǎn)進(jìn)入圓軌道(細(xì)管的內(nèi)徑略比粒子大)。粒子從N點(diǎn)進(jìn)入時，虛線圓內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B=B0－βt(β>0)的規(guī)律開始變化，粒子從M點(diǎn)出來時磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小恰好變?yōu)榱阒蟛辉僮兓�，此時撤去圓軌道，粒子軌跡變?yōu)闄E圓且垂直穿過MN線上的P點(diǎn)，OP=7a，(以無窮遠(yuǎn)處電勢為0，點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)的電勢，k為靜電力常量，Q為點(diǎn)電荷帶電量、帶符號代入，r為電場中某點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離)求：

(1)固定在O點(diǎn)的正電荷的電荷量；

(2)B0、β的數(shù)值；

(3)粒子從出發(fā)到達(dá)到P點(diǎn)的時間。

【答案】(1) (2), (3)

【解析】試題分析：由庫侖力提供向心力，可求電荷量；磁場變化過程，產(chǎn)生感生電場，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可求電場強(qiáng)度；再由運(yùn)動學(xué)規(guī)律，結(jié)合能量守恒定律，和開普勒第二定律，可求解B0、β的數(shù)值；結(jié)合開普勒第三定律，在各個階段求時間，結(jié)合周期性，求粒子從出發(fā)到達(dá)到P點(diǎn)的時間。

(1)庫侖力提供向心力得

(2)假設(shè)在半徑為a的地方有金屬環(huán)，其感應(yīng)電動勢為：

此處的電場強(qiáng)度大小為(感應(yīng)電場)

所以有：①(v1為達(dá)M點(diǎn)的速度)

然后以初速v1做橢圓運(yùn)動到P點(diǎn)，依開普勒第二定律可求得：②

依能量守恒有：③

由②③得，

代入①得，

(3)此后運(yùn)動周期為T

開始圓運(yùn)動的周期

由可得

，

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】在研究“平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中．

(1)圖是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，確定平拋運(yùn)動軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端時的_______．

A．球心　　　　B．球的上端　　　　C．球的下端

在此實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是________(多選)．

A．斜槽軌道必須光滑

B．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些

C．用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來

D．y軸的方向根據(jù)重垂線確定

(2)圖是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片，由照片可以判斷實(shí)驗(yàn)操作錯誤的是________．

A．釋放小球時初速度不為零

B．釋放小球的初始位置不同

C．斜槽末端切線不水平

(3)下圖是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動軌跡的裝置，其中正確的是（____）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)利用電火花打點(diǎn)計(jì)時器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn).氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成.在氣墊導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差.

(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：

①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；

②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；

③把電火花打點(diǎn)計(jì)時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；

④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；

⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；

⑥先________，然后________，讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動；

⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖乙所示；

⑧測得滑塊1的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g.

完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容.

(2)已知打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02 s打一個點(diǎn).

通過計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字).

(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是______________________________.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，理想變壓器原線圈接交流電源，副線圈接熱水器和抽油煙機(jī)，原副線圈的匝數(shù)比為5:1，副線圈上電源的瞬時值，開關(guān)S斷開時，電流表示數(shù)是1A，開關(guān)S閉合時，電流表示數(shù)是1．2A，下列說法正確的是

A．S閉合時，抽油煙機(jī)消耗的功率是220W

B．交流電源輸出電壓的最大值是1100V

C．S閉合時，熱水器消耗的功率減小

D．S閉合時，熱水器消耗的功率是220W

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一理想變壓器原副線圈匝數(shù)比n1：n2=11：5.原線圈與正弦交變電源連接,輸入電壓u如圖所示.副線圈僅接入一個10 Ω的電阻.則( )

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A. 流過電阻的電流是20 A

B. 與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100V

C. 經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103J

D. 變壓器的輸入功率是1×103W

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】通過觀測冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動，除了引力常量外，至少還需要兩個物理量才能計(jì)算出冥王星的質(zhì)量。這兩個物理量可以是

A. 衛(wèi)星的速度和角速度

B. 衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑

C. 衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度

D. 衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)用如圖所示裝置來驗(yàn)證動量守恒定律，相應(yīng)的操作步驟如下：

A．將斜槽固定在桌面上，使斜槽末端保持水平，并用“懸掛重錘”的方法在水平地面上標(biāo)定斜槽末端正下方的O點(diǎn)．

B．取入射小球a，使之自斜槽上某點(diǎn)靜止釋放，并記下小球a的落地點(diǎn)P1；

C．取被碰小球b，使之靜止于斜槽末端，然后讓小球a自斜槽上同一點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動至斜槽末端與小球b發(fā)生碰撞，并記下小球a的落地點(diǎn)M和小球b的落地點(diǎn)N；

D．測量有關(guān)物理量，并利用所測出的物理量做相應(yīng)的計(jì)算，以驗(yàn)證a、b兩小球在碰撞過程中所遵從的動量守恒定律．

(1)在下列給出的物理量中，本實(shí)驗(yàn)必須測量的有_____（填寫選項(xiàng)的序號）．

①小球a的質(zhì)量m1和小球b的質(zhì)量m2；

②小球a在斜槽上的釋放點(diǎn)距斜槽末端的豎直高度h；

③斜槽末端距水平地面的豎直高度H；

④斜槽末端正下方的O點(diǎn)距兩小球落地點(diǎn)P、M、N的水平距離OP、OM、ON；

⑤小球a自斜槽上某點(diǎn)處由靜止釋放直至離開斜槽末端所經(jīng)歷的時間t0；

⑥小球a、b自離開斜槽末端直至落地經(jīng)歷的時間t．

(2)步驟C和步驟B中小球a的釋放點(diǎn)相同的原因__________；步驟B和步驟C中選取入射小球a的質(zhì)量m1和被碰小球b的質(zhì)量m2間的關(guān)系應(yīng)該為m1____m2（填“＞”或“＜”）．

(3)實(shí)驗(yàn)中所測量的物理量之間滿足關(guān)系式______________________，就可證實(shí)兩小球在碰撞過程中遵從動量守恒定律．

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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=0.5kg的小球用長為r=0.4m的細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方有一個質(zhì)量為m1=1.0kg的小滑塊，小滑塊放在一塊靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為m2=1.0kg的木板左端�，F(xiàn)將小球向左上方拉至細(xì)繩與豎直方向夾角θ=60°的位置由靜止釋放，小球擺到最低點(diǎn)與小滑塊發(fā)生正碰并被反彈，碰撞時間極短，碰后瞬間細(xì)繩對小球的拉力比碰前瞬間的減小了△T=4.8N，而小滑塊恰好不會從木板上掉下。已知小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.12，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）碰后瞬間小球的速度大小；

（2）木板的長度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一列振幅為A的簡諧橫波向右傳播，在其傳播路徑上每隔L=0.2 m選取一個質(zhì)點(diǎn)，如圖甲所示，t=0時刻波恰傳到質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1立即開始向上振動，經(jīng)過時間△t=0.6 s，所選取的l～9號質(zhì)點(diǎn)間第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則下列判斷正確的是___（選對一個給2分，選對兩個給4分，選對3個給5分。每選錯一個扣3分，最低得分為0分）

A.該波的周期為0.4 s，波速為4m/s

B．t= 0.6 s時刻，質(zhì)點(diǎn)l向下運(yùn)動

C．t= 0.6 s時刻，質(zhì)點(diǎn)8向上運(yùn)動

D. t=0至t=0.6 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)5運(yùn)動的時間只有0.4 s

E．t=0至f=0.3 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)3通過的路程為3A

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同步練習(xí)冊答案