【題目】如圖所示,在xOy平面的第一象限內(nèi),分布有沿x軸負(fù)方向的場強(qiáng)E=4×104N/C的勻強(qiáng)電場,第四象限內(nèi)分布有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.2T的勻強(qiáng)磁場,第二、三象限內(nèi)分布有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的勻強(qiáng)磁場.在x軸上有一個垂直于y軸的平板OM,平板上開有一個小孔P.y軸負(fù)方向上距O點(diǎn) cm的粒子源S可以向第四象限平面內(nèi)各個方向發(fā)射α粒子,且OS>OP.假設(shè)發(fā)射的α粒子速度大小v均為2×105m/s,除了垂直軸x通過P點(diǎn)的a粒子可以進(jìn)入電場,其余打到平板上的á粒子均被吸收.已知α粒子帶正電,比荷為=5×l07C/kg,重力不計,求:
(1)a粒子在第四象限的磁場中運(yùn)動時的軌道半徑;
(2)除了通過P點(diǎn)的α粒子外,為使其余α粒子都不能進(jìn)入電場,平板OM的長度至少是多長?
(3)經(jīng)過P點(diǎn)進(jìn)入電場中運(yùn)動的α粒子,第一次到達(dá)y軸的位置與O點(diǎn)的距離;
(4)要使離開電場的α粒子能回到粒子源S處,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2應(yīng)為多大?
【答案】(1)r=0.02m (2) (3)y=0.02m (4)或
【解析】
(1)由洛侖茲力提供向心力,從而得到在和四象限做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑.(2)由于粒子源是以相同的速度向各個方向發(fā)射粒子,則所有粒子的半徑相同,要把所有的粒子擋住,則應(yīng)把打在x軸上的最遠(yuǎn)點(diǎn)找到,顯然該點(diǎn)與S的距離為2r.由幾何關(guān)系從而求出平板OM的長度.(3)從P點(diǎn)進(jìn)入電場的粒子做類平拋運(yùn)動,由類平拋運(yùn)動相應(yīng)規(guī)律就能求出類平拋運(yùn)動的勻速位移.(4)粒子離開電場后進(jìn)入B2磁場做勻速圓周運(yùn)動,先求出離開電場磁場的速度方向,當(dāng)再次回到y軸時根據(jù)圓周運(yùn)動的對稱性與y軸的夾角相等,但要注意的是可以是直接回到S點(diǎn),也可能是在B1中偏轉(zhuǎn)后回到S處,所以要分兩種情況進(jìn)行考慮.由出發(fā)點(diǎn)和S點(diǎn)的距離求出做圓周運(yùn)動的半徑,再由洛侖茲力提供向心力從而求出B2.
(1)在B1磁場中做勻速圓周運(yùn)動,則有:
得到:
(2)設(shè)平板的長度至少為L,粒子源距O點(diǎn)為h,粒子出來的最遠(yuǎn)距離是弦最長為直徑時,
由幾何關(guān)系有:.
(3)粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動,x軸方向位移為:
y軸方向位移為:y=vt
加速度為:
所以粒子到達(dá)y軸位置與O點(diǎn)的距離為:y=0.02m
(4)設(shè)粒子在y軸射出電場的位置到粒子源S的距離為H,有:
設(shè)粒子在y軸射出電場的速度方向與y軸正方向夾角為θ,有:,所以θ=45°
分兩種情況處理:①若粒子離開電場經(jīng)B2磁場偏轉(zhuǎn)后直接回到離子源處,則在B2磁場中圓周運(yùn)動半徑為:
由,得:
②粒子離開電場經(jīng)B2磁場偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入B1磁場偏轉(zhuǎn)再回到離子源S處,則進(jìn)入B1磁場的偏轉(zhuǎn)半徑
在B2磁場中圓周運(yùn)動半徑為:
解得:
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】甲、乙、丙三個實(shí)驗(yàn)小組分別采用如圖甲、乙、丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置,驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體運(yùn)動的加速度與它所受的合力成正比”這一物理規(guī)律。已知他們使用的小車完全相同,小車的質(zhì)量為M,重物的質(zhì)量為m,試回答下列問題:
(1)甲、乙、丙實(shí)驗(yàn)中,必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是_______;
(2)實(shí)驗(yàn)時,必須滿足“M遠(yuǎn)大于m”的實(shí)驗(yàn)小組是 __________;
(3)實(shí)驗(yàn)時,甲、乙、丙三組同學(xué)的操作均完全正確,他們作出的a-F圖線如圖丁中A、B、C所示,則甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的圖線依次是________ 。
(4)實(shí)驗(yàn)時,乙組同學(xué)得到的一條紙帶如圖戊所示,從比較清晰的點(diǎn)起,每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn),打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz,根據(jù)所標(biāo)的測量數(shù)據(jù)可算得:小車的加速度為m/s2,打下2點(diǎn)時小車的速度為 _______m/s。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一個圓錐擺的擺長為l,擺球質(zhì)量為m,擺角為θ,當(dāng)擺球從某一位置擺過1/4周的過程中,下面說法不正確的是( )
A. 重力的沖量為
B. 合力的沖量大小為
C. 拉力的沖量為零
D. 拉力做功為零
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(10分)如圖所示,光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相接,導(dǎo)軌半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧,脫離彈簧后當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍,之后向上運(yùn)動完成半個圓周運(yùn)動恰好到達(dá)C點(diǎn)。試求:
(1)彈簧開始時的彈性勢能;
(2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)克服阻力做的功;
(3)物體離開C點(diǎn)后落回水平面時的速度大小和方向。
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【題目】虛線框abcd內(nèi)的正方形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電場,如圖所示.一束速率相同的氕核、氘核和氚核從a處垂直電場方向進(jìn)入電場,氕核、氘核和氚核的質(zhì)量分別為m、2m、3m,電荷量都為q,若其中氘核正好從c點(diǎn)射出,則以下判斷正確的是
A. 氕核從bc邊射出,氚核從cd邊射出
B. 氕核和氚核也是從c點(diǎn)射出
C. 氘核和氚核在電場中的運(yùn)動時間相同,大于氕核在電場中的運(yùn)動時間
D. 氕核在電場中的運(yùn)動時間最短,氚核在電場中的運(yùn)動時間最長
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,和諧號動車組是由動車和拖車編組而成,提供動力的車廂叫動車,不提供動力的車廂叫拖車。假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等,動車的額定功率都相同,動車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比。某列動車組由8節(jié)車廂組成,其中第1、5節(jié)車廂為動車,其余為拖車,則該動車組
A. 啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動的方向相反
B. 做勻加速運(yùn)動時,第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2
C. 進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比
D. 與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1:2
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【題目】小球A從離地面20m高處做自由落體運(yùn)動,小球B從A正下方的地面上以20 m/s的初速度做豎直上拋運(yùn)動。兩球同時開始運(yùn)動,在空中相遇,g取10 m/s2,則下列說法正確的是( )
A. 兩球相遇時速度都是10 m/s,方向豎直向下
B. 兩球相遇位置離地面高度為15 m
C. 開始運(yùn)動1.5 s時相遇
D. 兩球在空中相遇兩次
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【題目】為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”,采用了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置.請回答下列問題:
(1)為了減小小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是
A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運(yùn)動
B.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運(yùn)動
C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動
D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動
(2)若實(shí)驗(yàn)中所用小車的質(zhì)量為200g,為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡量精確,在實(shí)驗(yàn)室提供的以下四種規(guī)格鉤碼中,應(yīng)該挑選的鉤碼是
A.10g B.30g C.50g D.100g
(3)某實(shí)驗(yàn)小組挑選了一個質(zhì)量為50g的鉤碼,在多次正確操作實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條,經(jīng)測量、計算,得到如下數(shù)據(jù):第一個點(diǎn)到第n個點(diǎn)的距離為40.0cm;打下第n點(diǎn)時小車的速度大小為1.30m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力,則拉力對小車做的功為 J,小車動能的增量為 J.(g=10m/s2,結(jié)果保留兩位小數(shù))
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【題目】一輛客車從靜止開始以加速度做勻加速直線運(yùn)動的同時,在車的后面離車遠(yuǎn)的地方有一乘客正以某一速度在勻速追趕這輛車。
(1)要能追上這輛車,乘客的速度至少是多少?
(2)若已知司機(jī)通過觀后鏡能看到車后追趕的乘客離車的最遠(yuǎn)距離(即該乘客離車距離大于超出司機(jī)的視線范圍)且需要在視線中保留的時間不少于,這樣司機(jī)才能發(fā)現(xiàn)該乘客,并制動客車停下來,該乘客要想乘坐上這輛客車,其追趕客車的速度的最小值是多少?
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