【題目】如圖甲所示,兩金屬板MN水平放置組成平行板電容器,在M板中央開有小孔O,再將兩個相同的 絕緣彈性擋板P、Q對稱地放置在M板上方,且與M板夾角均為60°,兩擋板的下端在小孔O左右兩側(cè),F(xiàn)在電容器兩板間加電壓大小為U的直流電壓,在M板上方加上如圖乙所示的、垂直紙面的交變磁場,以方向垂直紙面向里為磁感應(yīng)強度的正值,其值為B0,磁感應(yīng)強度為負(fù)值時大小為Bx,但Bx未知,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q、不計重力的帶電粒子,從N金屬板中央A點由靜止釋放,t=0時刻,粒子剛好從小孔O進(jìn)入上方磁場中,在t1時刻粒子第一次撞到左擋板P上,緊接著在t1+t2時刻粒子撞到了右擋板Q上,然后粒子又從O點豎直向下返回平行金屬板間,接著再返回磁場做前面所述的運動。粒子與擋板碰撞前后電量不變,沿板面的分速度不變,垂直于板面的分速度大小不變、方向相反,不計碰撞的時間及磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)影響。求:

(1)粒子第一次到達(dá)擋板P時的速度大小。

(2)圖乙中磁感應(yīng)強度Bx的大小。

(3)兩金屬板MN之間的距離d。

【答案】122B03n=0,1,2,3,…

【解析】(1)粒子從N板到M板過程中,電場力做正功,根據(jù)動能定理有

Uqmv20

解得粒子第一次到達(dá)O點時的速率

(2)粒子進(jìn)入上方后做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由

得粒子做勻速圓周運動的半徑 , 使其在整個裝置中做周期性的往返運動,運動軌跡如圖所示,

由圖易知:r0=2rx 圖中Bx=2B0

(3)在0~t1時間內(nèi),粒子做勻速圓周運動周期

在t1~(t1+t2)時間內(nèi),粒子做勻速圓周運動的周期

由軌跡圖可知 ,

粒子在金屬板M和N間往返時間為t,有

且滿足:t=t2+n(t1+t2),n=0,1,2,3,…

聯(lián)立可得金屬板M和N間的距離: ,n=0,1,2,3,…

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,正方形線框abcd的邊長為l,向右通過寬為L的勻強磁場,且lL,則在線框進(jìn)入過程中穿過線框的磁通量變化情況是________,感應(yīng)電流的磁場對磁通量變化起__________作用,線框中感應(yīng)電流方向是______;在線框移出磁場的過程中穿過線框的磁通量變化情況是________,感應(yīng)電流的磁場對磁通量變化起________作用,線框中感應(yīng)電流方向是__________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L。MP兩點間接有阻值R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好。

1)在加速下滑過程中,當(dāng)ab桿的速度大小為v時,求此時ab桿中的電流及其加速度的大小;

2)求在下滑過程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】測定電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,某同學(xué)的實物電路連接如圖1所示。

(1)畫出與圖1對應(yīng)的電路圖________________。

(2)在圖2R坐標(biāo)系中標(biāo)出了該同學(xué)所測的實驗數(shù)據(jù),請作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線,并讀得該直線的截距為____A1,求得其斜率為____V1

(3)求得電源的電動勢是________V,內(nèi)阻是________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,甲為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波動圖像,乙圖為參與波動質(zhì)點P的振動圖像,則下列判斷正確的是

A. 該波的傳播速率為4cm/s

B. 該波的傳播方向沿x軸正方向

C. 經(jīng)過1.5s的時間,質(zhì)點P的路程是1.2m

D. 該波在傳播過程中若遇到3m的障礙物,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

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【題目】奧地利維也納理工大學(xué)的一個科學(xué)家團隊成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用,據(jù)科學(xué)家介紹:兩個相互作用的光子同時到達(dá)時顯示出與單個光子完全不同的行為,該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學(xué)邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步。我們通過學(xué)習(xí)也了解了光子的初步知識,下列有關(guān)光子的現(xiàn)象以及相關(guān)說法正確的是( )

A. 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性

B. 如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng),改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)

C. 一個處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子

D. 在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時,將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,所以光子散射后波長變長

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】真空中相距為3a的兩個點電荷MN,分別固定于x軸上,x1=0x2=3a的兩點上,在它們連線上各點的電場強度Ex變化的關(guān)系如圖所示,下列判斷正確的是

A. 點電荷M、N一定為異種電荷

B. x軸上,的區(qū)域內(nèi),有一點電場強度為零

C. 點電荷M、N所帶電荷量的絕對值之比為2:1

D. 若設(shè)無窮遠(yuǎn)處為電勢能零點,則x=2a處的電勢一定為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平傳送帶勻速運動,速度大小為,現(xiàn)將一小工件輕輕地放在傳送帶上,它將在傳送帶上滑動一段位移后,才達(dá)到,且與傳送帶相對靜止.設(shè)小工件的質(zhì)量為,它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為,在與皮帶相對運動的過程中(

A. 工件是變加速運動

B. 滑動摩擦力對工件做功

C. 工件相對傳送帶的位移大小為

D. 工件與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,由粗細(xì)相同的導(dǎo)線制成的正方形線框邊長為,每條邊的電阻均為,其中邊材料的密度較大,其質(zhì)量為,其余各邊的質(zhì)量均可忽略不計.線框可繞與邊重合的水平軸自由轉(zhuǎn)動,不計空氣阻力及摩擦.若線框從水平位置由靜止釋放,經(jīng)歷時間到達(dá)豎直位置,此時邊的速度為,若線框始終處在方向豎直向下、磁感強度為的勻強磁場中,重力加速度為.求:

)線框在豎直位置時, 邊兩端的電壓及其所受安培力的大小.

)這一過程中,線框中感應(yīng)電動勢的有效值.

)在這一過程中,通過線框?qū)Ь橫截面的電荷量.

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