【題目】如圖所示,寬度為 L的區(qū)域被平均分為區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中Ⅰ、Ⅲ有勻強(qiáng)磁場(chǎng),它們的磁感強(qiáng)度大小相等,方向垂直紙面且相反.長(zhǎng)為 L,寬為 的矩形abcd緊鄰磁場(chǎng)下方,與磁場(chǎng)邊界對(duì)齊,O為dc邊中點(diǎn),P為dc邊中垂線上一點(diǎn),OP=3L.矩形內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向由a指向O.電荷量為q、質(zhì)量為m、重力不計(jì)的帶電粒子由a點(diǎn)靜止釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與區(qū)域Ⅲ的右邊界相切.

(1)求該粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大小v0
(2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小B;
(3)若在aO之間距O點(diǎn)x處?kù)o止釋放該粒子,粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中共偏轉(zhuǎn)n次到達(dá)P點(diǎn),求x滿足的條件及n的可能取值.

【答案】
(1)解:由題意中長(zhǎng)寬幾何關(guān)系可知aO=L,粒子在aO加速過(guò)程有

動(dòng)能定理:

得粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大。簐0=

答:該粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大小為


(2)解:粒子在磁場(chǎng)區(qū)域III中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,設(shè)粒子軌跡圓半徑為R0,

由幾何關(guān)系可得:

由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得:

聯(lián)立②③④式,得:B=

答:求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小B為


(3)解:若粒子在磁場(chǎng)中一共經(jīng)過(guò)n次偏轉(zhuǎn)到達(dá)P,設(shè)粒子軌跡圓半徑為R,

由幾何關(guān)系有:

依題意有0<R≤R0

聯(lián)立③⑥⑦得 ,且n取正整數(shù) ⑧

設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率為v,有:

在電場(chǎng)中的加速過(guò)程,由動(dòng)能定理:

聯(lián)立⑤⑥⑨⑩式,得: ,其中n=2、3、4、5、6、7、8

答:若在aO之間距O點(diǎn)x處?kù)o止釋放該粒子,粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中共偏轉(zhuǎn)n次到達(dá)P點(diǎn),x滿足的條件

是: 其中n=2、3、4、5、6、7、8.


【解析】(1)由動(dòng)能定理就能求得粒子在電場(chǎng)中加速后的速度,只是要注意其中的幾何關(guān)系,即在電場(chǎng)方向上加速的距離.(2)由題意加速后進(jìn)入Ⅲ區(qū)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)后恰與右邊界相切,畫(huà)出軌跡,由幾何關(guān)系關(guān)系求出半徑,再由牛頓第二定律求出求出磁感應(yīng)強(qiáng)度大。3)大致畫(huà)出粒子偏轉(zhuǎn)3次后經(jīng)過(guò)P點(diǎn),勻減速直線運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)沿豎直方向上的距離之和等于3L.結(jié)合0<R≤R0,就能確定n的取值范圍.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】?jī)筛嗑酁長(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置,它們各有一部分在同一水平面內(nèi),另一部分垂直于水平面.質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.下列說(shuō)法中正確的是( )

A.ab桿所受拉力F的大小為 +μmg
B.cd桿所受摩擦力為零
C.回路中的電流強(qiáng)度為
D.μ與v1大小的關(guān)系為μ=

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通入A→C方向的電流時(shí),懸線張力不為零,欲使懸線張力為零,可以采用的辦法是( )

A.不改變電流和磁場(chǎng)方向,僅適當(dāng)增大電流
B.只改變電流方向,并僅適當(dāng)減小電流
C.同時(shí)改變磁場(chǎng)和電流方向,僅適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度
D.只改變磁場(chǎng)方向,并僅適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一汽車在平直公路上行駛.從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖所示.假定汽車所受阻力的大小f恒定不變.下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中,可能正確的是( )

A.
B.
C.
D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻.
(1)分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖(a)和圖(b)所示,長(zhǎng)度為cm,直徑為mm.

(2)按圖(c)連接電路后,實(shí)驗(yàn)操作如下:

(a)將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最處(填“大”或“小”);將S2撥向接點(diǎn)1,閉合S1 , 調(diào)節(jié)R1 , 使電流表示數(shù)為I0;
(b)將電阻箱R2的阻值調(diào)至最(填“大”或“小”),S2撥向接點(diǎn)2;保持R1不變,調(diào)節(jié)R2 , 使電流表示數(shù)仍為I0 , 此時(shí)R2阻值為1280Ω;
(3)由此可知,圓柱體的電阻為Ω.

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【題目】北京時(shí)間2011年3月11日13時(shí)46分,在日本本州島附近海域發(fā)生里氏9.0級(jí)強(qiáng)烈地震,地震和海嘯引發(fā)福島第一核電站放射性物質(zhì)泄漏,其中放射性物質(zhì)碘131的衰變方程為 I→ Xe+Y.根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.生成的 Xe處于激發(fā)態(tài),放射γ射線.γ射線的穿透能力最強(qiáng),電離能力也最強(qiáng)
B.若 I的半衰期大約是8天,取4個(gè)碘原子核,經(jīng)16天就只剩下1個(gè)碘原子核了
C.Y粒子為β粒子
D.I中有53個(gè)質(zhì)子和132個(gè)核子

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【題目】2013年8月,“嫦娥二號(hào)”成功進(jìn)入了環(huán)繞“日地拉格朗日點(diǎn)”的軌道,我國(guó)成為世界上第三個(gè)造訪該點(diǎn)的國(guó)家.如圖所示,該拉格朗日點(diǎn)位于太陽(yáng)和地球連線的延長(zhǎng)線上,一飛行器處于該點(diǎn),在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng),則此飛行器的( )

A.線速度大于地球的線速度
B.向心加速度大于地球的向心加速度
C.向心力僅由太陽(yáng)的引力提供
D.向心力僅由地球的引力提供

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一絕緣輕質(zhì)細(xì)桿l可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),A端有一個(gè)帶正電的小球,電荷量為q,質(zhì)量為m.將細(xì)桿從水平位置自由釋放,則:

(1)請(qǐng)說(shuō)明小球由A到B的過(guò)程中電勢(shì)能如何變化?
(2)求出小球在最低點(diǎn)時(shí)的速率.
(3)求在最低點(diǎn)時(shí)絕緣桿對(duì)小球的作用力.

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【題目】在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一根長(zhǎng)通電直導(dǎo)線,電流的方向垂直紙面向里,如圖所示,a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四個(gè)點(diǎn),在這四個(gè)點(diǎn)中( )

A.b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小
D.a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大

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