【題目】如圖所示,在矩形區(qū)域ABCD內存在豎直向上的勻強電場,在BC右側Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域存在勻強磁場,L1、L2、L3是磁場的邊界(BC與L1重合),寬度相同,方向如圖所示,區(qū)域Ⅰ的磁感強度大小為B1。一電荷量為q、質量為m(重力不計)的帶正電點電荷從AD邊中點以初速度v0沿水平向右方向進入電場,點電荷恰好從B點進入磁場,經區(qū)域Ⅰ后又恰好從與B點同一水平高度處進入區(qū)域Ⅱ。已知AB長度是BC長度的倍。
(1)求帶電粒子到達B點時的速度大;
(2)求磁場的寬度L;
(3)要使點電荷在整個磁場中運動的時間最長,求區(qū)域Ⅱ的磁感應強度B2的最小值。
【答案】
【1】
【2】
【3】 B2≥1.5B1
【解析】
粒子在勻強電場中做類平拋運動,將運動沿水平方向與豎直方向分解,根據(jù)動為學規(guī)律即可求解;當粒子進入磁場時,做勻速圓周運動,由牛頓第二定律可確定運動的半徑。最后由幾何關系可得出磁場的寬度L;根據(jù)幾何關系確定離開磁場的半徑范圍,再由半徑公式可確定磁感應強度。
【1】設點電荷進入磁場時的速度大小為v,與水平方向成θ角,由類平拋運動的速度方向與位移方向的關系有:tanθ=
則θ=30°
根據(jù)速度關系有:v=
【2】設點電荷在區(qū)域Ⅰ中的軌道半徑為r1,由牛頓第二定律得: ,軌跡如圖:
由幾何關系得:L=r1
解得:L=
【3】當點電荷不從區(qū)域Ⅱ右邊界離開磁場時,點電荷在磁場中運動的時間最長。設區(qū)域Ⅱ中最小磁感應強度為B,對應的軌跡半徑為r2,軌跡如圖:
同理得:
根據(jù)幾何關系有:L=r2(1+sinθ)
解得:B=1.5B1
本題考查了粒子在電場與磁場中的運動,粒子在電場中做類平拋運動,在磁場中做圓周運動,本題涉及了類平拋運動、勻速圓周運動,學會處理這兩運動的規(guī)律:類平拋運動強調運動的分解,勻速圓周運動強調幾何關系確定半徑與已知長度的關系。
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【題目】如圖所示,質量相同的A、B兩球用細線懸掛于天花板上且靜止不動.兩球間是一個輕質彈簧,如果突然剪斷懸線,則在剪斷懸線瞬間A球加速度為_____;B球加速度為_____.
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【題目】進人冬季以來來,我國北方遭遇雨雪冰凍災害.馬路上的冰層堅硬如鐵、光滑如玻璃,高壓電線覆冰后有成人大腿般粗,為清除高壓輸電線上的凝冰,有人設計了這樣的融冰方法:利用電流的熱效應除冰.若在正常供電時,高壓線上送電電壓為U,電流為I.熱損耗功率為ΔP;除冰時,輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?/span>9ΔP,則除冰時(輸電功率和輸電線電阻不變)
A. 輸電電流為I/9 B. 輸電電流為3I C. 輸電電壓為3U D. 輸電電壓為9U
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【題目】有一根細而均勻的管狀導電原件(如圖所示),此原件長L約為3cm,電阻較小。已知這種材料的電阻率為,因該樣品的內圓直徑太小,無法直接測量,為了測量其內圓直徑可先測其電阻R:
【1】某研究小組采用如圖電路測量原件電阻R,電流表和電壓表的分別為U、I,則R=_______,此測量結果與真實值比較偏______(填大或小)。
【2】用游標卡尺測得該樣品的長度如圖左所示,其示數(shù)L=__________mm;用螺旋測微器測得該樣品的外徑如圖右所示,其示數(shù) D=___________mm。
【3】用已知物理量的符號和測量的符號來表示樣品的內徑d=_________________。
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【題目】一個物體放在足夠大的水平地面上,如圖甲,若用水平變力拉動,其加速度隨力變化圖像為圖乙所示.現(xiàn)從靜止開始計時,改用圖丙中周期性變化的水平力F作用(g取10m/s2).求:
【1】物體的質量及物體與地面間的動摩擦因數(shù).
【2】求周期力作用下物體在一個周期內的位移大。
【3】21s內水平力F對物體所做的功.
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【題目】兩列簡諧橫波的振幅都是20cm,傳播速度大小相同。實線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播;虛線波沿x軸負方向傳播。某時刻兩列波在如圖所示的區(qū)域相遇,則_____。
A. 在相遇區(qū)域會形成穩(wěn)定的干涉圖樣
B. 實線波和虛線波的頻率之比為3:2
C. 平衡位置為x=6m處的質點此刻速度為零
D. 平衡位置為x=8.5m處的質點此刻位移y>20cm
E. 從圖示時刻起再經過0.25s,平衡位置為x=5m處質點的位移y<0
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【題目】如圖所示,金屬棒ab置于水平放置的金屬導體框架cdef上,棒ab與框架接觸良好.從某一時刻開始,給這個空間施加一個斜向上的勻強磁場,并且磁場均勻增加,ab棒仍靜止,在磁場均勻增加的過程中,關于ab棒受到的摩擦力,下列說法正確的是( )
A. 摩擦力大小不變,方向向右
B. 摩擦力變大,方向向右
C. 摩擦力變大,方向向左
D. 摩擦力變小,方向向左
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【題目】電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來研制新武器和航天運載器。電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動勢為E,電容器的電容為C。兩根固定于水平面內的光滑平行金屬導軌間距為l,電阻不計。炮彈可視為一質量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導軌間處于靜止狀態(tài),并與導軌良好接觸。首先開關S接1,使電容器完全充電。然后將S接至2,導軌間存在垂直于導軌平面、磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出),MN開始向右加速運動。當MN上的感應電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時,回路中電流為零,MN達到最大速度,之后離開導軌。問:
(1)磁場的方向;
(2)MN剛開始運動時加速度a的大;
(3)MN離開導軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少。
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【題目】用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示).設兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ.實驗中,極板所帶電荷量不變,則下列說法正確的是( )
A. 保持S不變,增大d,則θ變大
B. 保持S不變,增大d,則θ變小
C. 保持d不變,減小S,則θ變小
D. 保持d不變,減小S,則θ不變
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