【題目】如圖所示,在平面內(nèi)軸與MN邊界之間有沿軸負(fù)方向的勻強電場,軸左側(cè)和MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度大小相等的勻強磁場,MN邊界與軸平行且間距保持不變.t=0時刻,一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以速度v0從坐標(biāo)原點O沿軸負(fù)方向射入磁場,每次經(jīng)過磁場的時間均為t0,粒子重力不計。

求:(1)求磁感應(yīng)強度的大小B;

(2)t5t0時粒子回到原點O,求電場區(qū)域的寬度d和此時的電場強度E0

(3)若帶電粒子能夠回到原點O,則電場強度E的大小應(yīng)滿足什么條件?

【答案】(1) (2) (3) n=1,2,3.....

【解析】

(1)帶電粒子在磁場中運動,由題知:,線速度 ,聯(lián)立得:

(2)經(jīng)分析,帶電粒子經(jīng)過5t0返回坐標(biāo)原點,則在電場中加速、減速返回總時間為2t0,由對稱性可知,帶電粒子在電場中加速時間為t0,且粒子在左邊磁場運動時半徑為右邊磁場運動半徑的一半,即: ,帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動,洛倫茲力提供向心力,即: ,帶電粒子在左邊磁場運動,半徑為: ,帶電粒子在右邊磁場運動:,,聯(lián)立得: ,粒子在磁場中做勻加速直線運動: ,根據(jù)牛頓第二定律:,根據(jù)位移方程: ,聯(lián)立得:,

(3)設(shè)帶電粒子經(jīng)電場加速后,進入右邊磁場后速度為,軌道半徑為,分析可知,欲使粒子最終能回到坐標(biāo)原點,則應(yīng)有:n=1,2,3.....),即n=1,2,3.....)由上可知:n=1,2,3.....),粒子在電場中加速,由動能定理可知: ,聯(lián)立得:n=1,2,3.....

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】如圖所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置.

(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補接完整;

(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:____(填“向左偏一下”、“向右偏一下”或“不動”)

①將線圈A迅速插入線圈B時,靈敏電流計指針將________

②線圈A插入線圈B后,將滑動變阻器的滑片迅速向左拉時,靈敏電流計指針________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R,用來加速質(zhì)量為m,電量為q的質(zhì)子,質(zhì)子每次經(jīng)過電場區(qū)時,都恰好在電壓為U時并被加速,且電場可視為勻強電場,使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后,由A孔射出。下列說法正確的是(

A. D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變,若加速電壓U越高,質(zhì)子的在加速器中的運動時間將不變。

B. D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變,若加速電壓U越高,質(zhì)子的在加速器中的運動時間將越長。

C. D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變,若加速電壓U越高,質(zhì)子飛出D形盒的動能EK將越大。

D. 磁感應(yīng)強度B不變,若加速電壓U不變, D形盒半徑R越大、質(zhì)子飛出D形盒的動能EK將越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,標(biāo)有“220V 40W的燈泡和標(biāo)有“20μF360V”的電容器并聯(lián)到交流電源上,V為交流電壓表,交流電源的輸出電壓如圖乙中正弦曲線所示,閉合開關(guān)S。下列判斷正確的是

A. 交流電源的輸出電壓的有效值為220V

B. 電容器會被擊穿

C. t=時刻,V的示數(shù)為零

D. t=時刻,通過燈泡的電流為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日在論文《三體問題》中指出:兩個質(zhì)相差懸殊的天體(如太陽和地球)所在同一平面有個特殊點,如圖中的所示,若飛行器位于這些點上,會在太陽與地球引力共同作用下,可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步繞太陽做圓周運動,人們稱之為拉格朗日點.若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日點,下列說法正確的是(

A. 該衛(wèi)星繞太陽運動的周期和地球自轉(zhuǎn)周期相等

B. 該衛(wèi)星在點處于平衡狀態(tài)

C. 該衛(wèi)星繞太陽運動的向心加速度大于地球繞太陽運動的向心加速度

D. 該衛(wèi)星在處所受太陽和地球引力的合力比在處大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電路中,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r,R為滑動變阻器,L1、L2、L3為三個相同的燈泡,電鍵閉合,當(dāng)滑動變阻器R的滑動端處于某位置時,三個燈泡均能發(fā)光.電鍵保持閉合,當(dāng)滑動變阻器滑片向右移動時(

A. 電源的總功率減小,輸出功率可能先增大后減小

B. L1變亮,L2變暗,L3變暗

C. L1變亮,L2變亮,L3變暗

D. 三盞燈中Ll的功率最大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一光滑的平行金屬導(dǎo)軌ABCD豎直放置,AB、CD相距L,在A、C之間接一個阻值為R的電阻;在兩導(dǎo)軌間的abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向外、高度為5h的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也為L的導(dǎo)體棒放在磁場下邊界ab(ab邊重合).現(xiàn)用一個豎直向上的力F拉導(dǎo)體棒,使它由靜止開始向上運動,導(dǎo)體棒剛要離開磁場時恰好做勻速直線運動,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸,導(dǎo)軌電阻不計.F隨導(dǎo)體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖乙所示,下列說法正確的是

A. 導(dǎo)體棒離開磁場時速度大小為

B. 離開磁場時導(dǎo)體棒兩端電壓為

C. 導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,通過電阻R的電荷量為

D. 導(dǎo)體棒經(jīng)過磁場的過程中,電阻R產(chǎn)生焦耳熱為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,某物理興趣小組設(shè)計了一個實驗來驗證機械能守恒定律,實驗操作如下:

(1)用游標(biāo)卡尺測出小鋼球的直徑d,讀數(shù)如下圖,圖中上部分為刻度放大圖,d=_________mm。

(2)用一輕質(zhì)細(xì)線一端栓接一質(zhì)量為m的小鋼球,細(xì)線的另一端固定于懸點O,豎直背景板是一個圓心在O點的大量角器,大量角器的零度刻線水平,讓小鋼球靜止在最低點,用毫米刻度尺量出懸線長為l。

(3)將小鋼球拉起,細(xì)線被水平拉直,此時小鋼球位置記為A,OA與大量角器零度刻線等高、平行,在小鋼球下擺的路徑上選一位置B,讀出OBOA的夾角θ,將光電門固定在位置B(小球通過B點時光線恰好能通過球心)上。現(xiàn)讓小鋼球從A點從靜止釋放,運動過程中小鋼球不與背景板摩擦、碰撞,用光電門測出小鋼球通過光電門的時間Δt,那么在小鋼球從AB的過程中,小鋼球的重力勢能減少量ΔEP=________ , 動能增加量ΔEk=_________ ,(寫出表達(dá)式,題中字母為已知量),觀察在誤差允許的范圍內(nèi)ΔEPΔEk是否相等。

(4)在小鋼球下擺的路徑上再分別選取C、D、E、F……多個位置,重復(fù)剛才實驗,得出實驗結(jié)論。一般情況下,實驗中測算出來的重力勢能減少量ΔEP ______ 動能增加量 ΔEk (填寫等于”、“大于小于”)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直放置的圓弧軌道,O為圓心,AO水平。兩相同小球a、b分別從圓周上的A、B兩點水平拋出,兩小球均能到達(dá)C(位于O點正下方),OB連線與豎直方向夾角θ=60°,不考慮空氣阻力的影響,以下說法正確的是

A. a、b兩球到達(dá)C點的時間之比為1

B. a、b兩球到達(dá)C點的過程中,動能增加量之比為1

C. a、b兩球到達(dá)C點時重力的瞬時功率之比為1

D. a、b兩球到達(dá)C點的過程中,速度增量之比為21

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