【題目】某放置在真空中的裝置如圖甲所示,水平放置的平行金屬板A、B中間開(kāi)有小孔,小孔的連線與豎直放置的平行金屬板C、D的中心線重合在C、D的下方有如圖所示的、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的理想上邊界與金屬板C、D下端重合,其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,圖乙中的B0為已知,但其變化周期T0未知已知金屬板A、B之間的電勢(shì)差為UAB=+U0,金屬板C、D的長(zhǎng)度均為L(zhǎng),間距為L質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子P初速度不計(jì)、重力不計(jì)進(jìn)入A、B兩板之間被加速后,再進(jìn)入C、D兩板之間被偏轉(zhuǎn),恰能從D極下邊緣射出忽略偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的邊界效應(yīng)

1求金屬板C、D之間的電勢(shì)差UCD

2求粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的大小和方向

3規(guī)定垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较,在圖乙中t=0時(shí)刻該粒子進(jìn)入磁場(chǎng),并在t1=T0時(shí)刻粒子的速度方向恰好水平,求磁場(chǎng)的變化周期T0和該粒子從射入磁場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)的總時(shí)間t

【答案】12, 3;

【解析】

試題分析:

l設(shè)粒子在加速電場(chǎng)中被加速后獲得的速度為v0,

由動(dòng)能定理得:

解得:

設(shè)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得:

聯(lián)立解得:

2設(shè)粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小為v,由動(dòng)能定理得:

解得:

設(shè)粒子由k點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為 ,由平行四邊形定則得:v0=vcosθ

解得: θ=30°

3由作圖和分析可得,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示。

粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為:

粒子從k進(jìn)入磁場(chǎng),沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),由t1=T0時(shí)刻的速度方向恰好水平”可知,軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為

φ=60°;即

故有:

聯(lián)立上述各式解得:

結(jié)合圖乙可知,粒子經(jīng)過(guò)e點(diǎn)時(shí),磁場(chǎng)反向,在t2=內(nèi)粒子沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)半周到達(dá)f點(diǎn);此時(shí)磁場(chǎng)再反向,粒子在t3=內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到g點(diǎn);接著在t4=內(nèi)運(yùn)動(dòng)到h點(diǎn);再接著在t5=內(nèi)運(yùn)動(dòng)到i點(diǎn);由作圖和分析可知,最后經(jīng)t6=j點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。

則該粒子從射入磁場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)的總時(shí)間為:

t= t1+t2+t3+t4+t5+t6=

即:t=

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示是氫原子的能級(jí)圖,現(xiàn)有大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷,所輻射的光子中,只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。以下判斷正確的是

A該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n=3躍遷到n=2時(shí)輻射的光子

B該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n=2躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子

C若氫原子從激發(fā)態(tài)n=4躍遷到基態(tài),輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)

D若氫原子從激發(fā)態(tài)n=4躍遷到n=3,輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示是某游樂(lè)場(chǎng)過(guò)山車(chē)的娛樂(lè)裝置原理圖,弧形軌道末端與一個(gè)半徑為R的光滑圓軌道平滑連接,兩輛質(zhì)量均為m的相同小車(chē)(大小可忽略),中間夾住一輕彈簧后連接一起,兩車(chē)從光滑弧形軌道上的某一高度由靜止滑下,當(dāng)兩車(chē)剛滑入圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)連接兩車(chē)的掛鉤突然斷開(kāi),彈簧將兩車(chē)彈開(kāi),其中后車(chē)剛好停在圓環(huán)最低點(diǎn)處,前車(chē)沿圓環(huán)軌道運(yùn)動(dòng)恰能越過(guò)圓弧軌道最高點(diǎn).求:

(1)前車(chē)被彈出時(shí)的速度.

(2)把前車(chē)彈出過(guò)程中彈簧釋放的彈性勢(shì)能.

(3)兩車(chē)下滑的高度h.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】聲波能繞過(guò)某一建筑物傳播,這是因?yàn)椋?)
A.聲波是縱波
B.聲波是橫波
C.聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)
D.聲波的頻率較長(zhǎng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上,相距l,左端與一電阻R相連;整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向豎直向下.一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上,在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好.已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ重力加速度大小為g,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.求:

(1)電阻R消耗的功率;

(2)水平外力的大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】機(jī)械波產(chǎn)生的條件是 , 機(jī)械波按波的傳播方向與振動(dòng)方向的不同可以分為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n = 1500匝,橫截面積S = 20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r = 1.0Ω,R1 = 4.0Ω,R2 = 5.0Ω,C=30μF。在一段時(shí)間內(nèi),穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。求:

(1)求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);

(2)閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,求電阻R1的電功率;

(3)S斷開(kāi)后,求流經(jīng)R2的電量。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】機(jī)械波產(chǎn)生和傳播的兩個(gè)條件是有介質(zhì)和 , 聲波是(填”橫波”或”縱波”).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于我國(guó)現(xiàn)已建成的核電站,下列說(shuō)法中正確說(shuō)法是()
A.發(fā)電的能量來(lái)自于天然放射性元素衰變放出的能量
B.發(fā)電的能量來(lái)自于重核裂變放出的能量
C.當(dāng)控制棒插入反應(yīng)堆的深度增大時(shí)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度加快
D.當(dāng)控制棒插入反應(yīng)堆的深度減小時(shí)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度減慢

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案