精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

【題目】如圖,平行板電容器兩極間加上電壓U一質量為m、帶正電荷量為q的粒子,從兩極板正中間的M點由靜止釋放,粒子被電場加速,從下極板正對M點的小孔N飛出;在電容器的下方,有一個邊長為L的正方體絕緣空腔,其截面如圖,正方體的上邊中點正對N孔也開有一小孔P,粒子從電容器飛出后恰好垂直上邊從P飛入正方體空腔,整個空腔處在有上邊界的垂直紙面向里的勻強磁場中;若粒子在正方體空腔中與四壁的碰撞都是彈性正碰(垂直四壁碰撞且碰撞前后速度大小相等、方向相反),且電荷量不變,粒子與空腔四壁除碰撞外無其他相互作用,粒子最終又從P點飛出空腔。不計粒子的重力和阻力,不計碰撞時間,求:

(1)粒子飛入空腔時的速度v0是多大?

(2)若v0為已知,則粒子在空腔中與四壁碰撞次數最少時運動的時間t0是多少?對應的磁感應強度B0是多大?

(3)若v0為已知,求所有滿足條件的磁感應強度的大小,并計算對應的在空腔內運動的時間。

【答案】(1) ; (2);

【解析】試題分析:粒子被電場加速,由動能定理即可求出加速后的速度;粒子與另外三壁各碰一次且碰撞位置為各邊中點時,碰撞次數最少,根據幾何關系求出半徑和時間,根據牛頓第二定律求出對應的磁感應強度;當粒子的半徑應滿足的關系式為:n=0,1,2…)時,由洛倫茲力提供向心力求出磁感應強度的大小和對應的在空腔內運動的時間。

(1)粒子被電場加速由動能定理得:

解得:

(2)粒子與另外三壁各碰一次且碰撞位置為各邊中點時,如圖所示:碰撞次數最少

則運動半徑為有:,

可得:

在磁場中做勻速圓周運動,根據牛頓第二定律

解得:

(3)粒子的半徑應滿足的關系式為:n=0,1,2…)

所以:

由洛倫茲力提供向心力:

聯立可得n=0,1,2…)

則運動時間為:n=0,1,2…)

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,玻璃管A、B下端用橡皮管連接,A管上端封閉,B管上端開口且足夠長。管內有一段水銀柱,兩水銀面等高。A管上端封閉氣柱長為6cm,氣體溫度為27℃,外界大氣壓為75cmHg。先緩慢提升B管,使A管中氣柱長度變?yōu)?/span>cm,此時A管中氣體的壓強為____________cmHg;然后再緩慢升高溫度,并保持B管不動,當A管中氣柱長度恢復為6cm時,氣體溫度為_________K。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在物理課外活動中,王聰聰同學制作了一個簡單的多用電表,圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電流表內阻Rg=10 Ω、滿偏電流Ig=10 mA,當選擇開關接3時為量程50 V的電壓表。該多用電表表盤如圖乙所示,下排刻度均勻,C為上排刻度線的中間刻度,由于粗心上排刻度線對應數據沒有標出。

(1)若指針指在圖乙所示位置,選擇開關接1時其讀數為________;選擇開關接3時其讀數為_____

(2)為了測該多用電表電阻擋的電阻和表內電源的電動勢,王聰聰同學在實驗室找到了一個電阻箱,設計了如下實驗:

①將選擇開關接2,紅黑表筆短接,調節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏;

②將電表紅黑表筆與電阻箱相連,調節(jié)電阻箱使電表指針指表盤中央C處,此時電阻箱的示數如圖丙所示,則C處刻度應為________Ω。

③計算得到多用電表內電源的電動勢為________V。(保留兩位有效數字)

(3)調零后將電表紅黑表筆與某一待測電阻相連,若指針指在圖乙所示位置,則待測電阻__________(保留兩位有效數字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質量為m=6kg的絕熱氣缸(厚度不計),橫截面積為S=10cm2,倒扣在水平桌面上(與桌面有縫隙),氣缸內有一絕熱的“T”型活塞固定在桌面上,活塞與氣缸封閉一定質量的理想氣體,活塞在氣缸內可無摩擦滑動且不漏氣.開始時,封閉氣體的溫度為t0=270C,壓強P=0.5×105Pag10m/s2,大氣壓強為P0=1.0×105Pa.求:

①此時桌面對氣缸的作用力大小;

②通過電熱絲給封閉氣體緩慢加熱到t2,使氣缸剛好對水平桌面無壓力,求t2的值

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平面上的三點AO、B在一條直線上, OB=2OA,OO'是豎直的分界線,其左邊區(qū)域內有水平向右的勻強電場,場強大小為E1,其右邊區(qū)域內有水平向左的勻強電場,場強大小為E2,現將一帶電小球從A點以初速度v0豎直向上拋出,小球在空中越過分界線后,豎直向下落在B點,不計阻力,重力加速度大小為g,則下列說法正確的是:

A. 小球落在B點時的速度大小等于v0

B. 左右兩區(qū)域電場強度大小的比值為E1:E2=1:2

C. 小球經過分界線時離水平面的高度為

D. 小球在B點的電勢能大于在A點的電勢能

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】已知地磁場類似于條形磁鐵產生的磁場,地磁N極位于地理南極。如圖所示,在湖北某中學實驗室的水平桌面上,放置邊長為L的正方形閉合導體線框abcd,線框的ad邊沿南北方向,ab邊沿東西方向,下列說法正確的是

A. 若使線框向東平移,則a點電勢比d點電勢低

B. 若使線框向北平移,則a點電勢等于b點電勢

C. 若以ad邊為軸,將線框向上翻轉90°,則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb方向

D. 若以ab邊為軸,將線框向上翻轉90°,則翻轉過程線框中電流方向始終為adcb方向

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學準備自己動手制作一個歐姆表,可以選擇的器材如下:

電池E(電動勢和內阻均未知)

表頭G(刻度清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,內阻未知)

電壓表V(量程為1.5V,內阻Rv=1000Ω)

滑動變阻器R1(0~10Ω)

電阻箱R2(0~1000Ω)

開關一個,理想導線若干

(1)為測量表頭G的量程,該同學設計了如圖甲所示電路。圖中電源即電池E. 閉合開關,調節(jié)滑動變阻器R1滑片至中間位置附近某處,并將電阻箱阻值調到40Ω時,表頭恰好滿偏,此時電壓表V的示數為1.5V;將電阻箱阻值調到115Ω,微調滑動變阻器R1滑片位置,使電壓表V示數仍為1.5V,發(fā)現此時表頭G的指針指在如圖乙所示位置,由以上數據可得表頭G的內阻Rg=______Ω,表頭G的量程Ig=_____mA.

(2)該同學接著用上述器材測量該電池E的電動勢和內阻,測量電路如圖丙所示,電阻箱R2的阻值始終調節(jié)為1000Ω:圖丁為測出多組數據后得到的圖線(U為電壓表V的示數,I為表頭G的示數),則根據電路圖及圖線可以得到被測電池的電動勢E=______V,內阻r=______.(結果均保留兩位有效數字)

(3)該同學用所提供器材中的電池E、表頭G及滑動變阻器制作成了一個歐姆表,利用以上(1)、(2)問所測定的數據,可知表頭正中央刻度為____.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪,同時放出3個中子,核反應方程,已知部分原子核的比結合能與核子數的關系如圖所示,下列說法正確的是(

A. 核反應方程中,X粒子是α粒子

B. 核反應方程中,X粒子是質子

C. 、相比, 核的比結合能最大,它最穩(wěn)定

D. 相比, 核的核子數最多,它的結合能最大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩端開口的U形管粗細均勻,左右兩管豎直,底部的直管水平,水銀柱的長度如圖中標注所示,水平管內兩端空氣柱ab的長度分別為10cm、5cm。在左管內緩慢注入一定量的水銀,穩(wěn)定后右管的水銀面比原來高10cm。已知大氣壓強P0=76cmHg,管內外的溫度相同且始終不變。求向左管注入的水銀柱長度。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案