【題目】如圖所示,空間有相互平行、相距和寬度也都為LI、II兩區(qū)域,I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),I區(qū)域磁場(chǎng)向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,II區(qū)域磁場(chǎng)向外,大小待定,F(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電粒子,從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速,粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45°角進(jìn)入磁場(chǎng),然后又從I區(qū)右邊界成45°角射出。

(1)求加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差U,以及粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1。

(2)II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也是B0時(shí),則粒子經(jīng)過(guò)I區(qū)的最高點(diǎn)和經(jīng)過(guò)II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差是多少。

(3)為使粒子能返回I區(qū),II區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件,粒子從左側(cè)進(jìn)入I區(qū)到從左側(cè)射出I區(qū)需要的最長(zhǎng)時(shí)間。

【答案】(1) (2) (3) ,

【解析】(1)畫(huà)出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的示意圖,如圖所示,

粒子在加速電場(chǎng)中根據(jù)動(dòng)能定理可得:qU=mv2
粒子在I區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得:qvB0=m
根據(jù)幾何關(guān)系可得:R1=L
聯(lián)立可得加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差:
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期:
粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為90°,可得粒子在I區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
(2)粒子在II區(qū)域運(yùn)動(dòng)的半徑與I區(qū)域相同,高度差由圖中幾何關(guān)系可得:h=(R1+R2)(1-cosθ)+Ltanθ
可得:h=L
(3)畫(huà)出粒子剛好從II區(qū)域右邊界穿出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài),即軌跡圓與右邊界相切的情況.

根據(jù)幾何關(guān)系可得:R2(1+cosθ)≤L,即:
解得:B≥B0
可知當(dāng)B=B0時(shí),粒子在II區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng),即:粒子從左側(cè)進(jìn)入Ⅰ區(qū)到從左側(cè)射出Ⅰ區(qū)的時(shí)間最長(zhǎng),粒子兩次在I區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t1=2
粒子兩次在磁場(chǎng)之間的時(shí)間為:
粒子在II區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:

總時(shí)間:t=t1+t2+t3=(3π-2π+4)

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】如圖所示,為當(dāng)年法拉第實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,兩個(gè)線圈分別繞在一個(gè)鐵環(huán)上,線圈A接直流電源,線圈B接靈敏電流表,下列哪種情況不可能使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流(

A. 將開(kāi)關(guān)S接通或斷開(kāi)的瞬間

B. 開(kāi)關(guān)S接通一段時(shí)間之后

C. 開(kāi)關(guān)S接通后,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭的位置時(shí)

D. 拿走鐵環(huán),再做這個(gè)實(shí)驗(yàn),開(kāi)關(guān)S接通或斷開(kāi)的瞬間

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M,邊長(zhǎng)為l,電阻為R的正方形均勻金屬線框,BC邊與虛線PQ平行,PQ右側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度大于l,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。線框通過(guò)一水平細(xì)線繞過(guò)光滑定滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)由靜止釋放物體,當(dāng)線框有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)已勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g,線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到AD邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中

A. 剛釋放線框的瞬間,線框的加速度為

B. 細(xì)繩拉力的最小值為

C. 線框恰全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),產(chǎn)生的熱量等于

D. 線框有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與線框AD邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)BC兩端的電壓大小之比為3:4

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【題目】我國(guó)成功研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星,它標(biāo)志著我國(guó)雷達(dá)研究創(chuàng)新的里程碑.米波雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電波的波長(zhǎng)在1~10 m范圍內(nèi),下列有關(guān)波的選項(xiàng)正確的有________(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A.該米波必須依靠空氣傳播

B.該米波頻率比厘米波的頻率低

C.該米波比可見(jiàn)光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 

D.該米波遇到厘米波有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

E.右圖為一列f=1Hz機(jī)械波在t=0時(shí)刻波動(dòng)圖,此時(shí)x=14m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上,則t=1.75 s時(shí),處于x=6 m的質(zhì)點(diǎn)位移為5cm

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【題目】理想變壓器與電阻R及交流電流、電壓表VA按圖示方式連接,已知變壓器原副線圈的匝數(shù)比為,n1:n2=10:1,電阻R=11Ω,原線圈兩端輸入電壓U隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是()

A. V表的讀數(shù)為220V

B. 通過(guò)R的電流為2A

C. A表的讀數(shù)為2A

D. 變壓器的輸入功率為40W

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【題目】如圖所示,空間存在豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,一單匝邊長(zhǎng)為L,質(zhì)量為m的正方形線框abcd放在水平桌面上,在水平外力作用下從左邊界以速度v勻速進(jìn)入磁場(chǎng),當(dāng)cd邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng)后立刻撤去外力,線框ab邊恰好到達(dá)磁場(chǎng)的右邊界,然后將線框以ab邊為軸,以角速度ω勻速翻轉(zhuǎn)到圖示虛線位置.已知線框與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,磁場(chǎng)寬度大于L,線框電阻為R,重力加速度為g,求:

1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),ab兩端的電壓Uab;

2)水平拉力F的大小和磁場(chǎng)的寬度d;

3)勻速翻轉(zhuǎn)過(guò)程中線框產(chǎn)生的熱量Q

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在兩個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng):垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)II,OM、PQ為磁場(chǎng)邊界和x軸的交點(diǎn)OM=MP=L.在第三象限存在沿y軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng).一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從電場(chǎng)中坐標(biāo)為(﹣2L﹣L)的點(diǎn)以速度υ0沿+x方向射出,恰好經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O處射入?yún)^(qū)域I又從M點(diǎn)射出區(qū)域I(粒子的重力忽略不計(jì)).

1)求第三象限勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大。

2)求區(qū)域I內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;

3)如帶電粒子能再次回到原點(diǎn)O,問(wèn)區(qū)域II內(nèi)磁場(chǎng)的寬度至少為多少?粒子兩次經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O的時(shí)間間隔為多少?

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【題目】如圖,平行板電容器的兩極板豎直放置并分別與電源的正負(fù)極相連,一帶電小球經(jīng)絕緣輕繩懸掛于兩極板之間,處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)保持右極板不動(dòng),將左極板向左緩慢移動(dòng).關(guān)于小球所受的電場(chǎng)力大小F和繩子的拉力大小T,下列判斷正確的是

A. F逐漸減小,T逐漸減小

B. F逐漸增大,T逐漸減小

C. F逐漸減小,T逐漸增大

D. F逐漸增大,T逐漸增大

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【題目】把質(zhì)量是0.2kg小球放在豎立的彈簧上,并把球往下按至A的位置,如圖甲所示。迅速松手后,彈簧把球彈起,球升至最高位置C(圖丙)。途中經(jīng)過(guò)位置B時(shí)彈簧正好處于自由狀態(tài)(圖乙)。已知B、A的高度差為0.1mC、B的高度差為0.2m,彈簧的質(zhì)量和空氣阻力都可忽略,重力加速度g=10m/s2。則有

A. 小球從A上升至B的過(guò)程中,小球的動(dòng)能一直增加

B. 小球從B上升到C的過(guò)程中,小球的動(dòng)能一直減小

C. 小球在位置A時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為0.4J

D. 小球在位置A時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為0.6J

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