【題目】如圖所示,y軸上M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,L),MNx軸平行,MNx軸之間有勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場垂直紙面向里.在y>L的區(qū)域存在沿-y方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E在坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)有一正粒子以速率v0沿+x方向射入磁場,粒子穿出磁場進(jìn)入電場,速度減小到0后又返回磁場。已知粒子的比荷為,粒子重力不計(jì).

(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

(2)從原點(diǎn)出發(fā)后帶電粒子第一次經(jīng)過x軸,洛倫茲力的沖量;

(3)經(jīng)過多長時(shí)間,帶電粒子再次經(jīng)過x軸。

【答案】(1)(2) (3)(n=1,2,,3,……)

【解析】

(1)據(jù)粒子進(jìn)入電場速度能減至0,確定粒子進(jìn)電場的速度方向;從而確定粒子的運(yùn)動軌跡,由幾何關(guān)系得粒子在磁場中的軌道半徑,據(jù)洛倫茲力充當(dāng)粒子圓周運(yùn)動所需向心力列式求得磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度;

(2) 帶電粒子從原點(diǎn)出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸,粒子受電場力和洛倫茲力;對粒子在電場中的運(yùn)動過程應(yīng)用動量定理求得電場力的沖量,再對全程應(yīng)用動量定理求得洛倫茲力的沖量;

(3)由軌跡知,粒子的運(yùn)動具有周期性,求出粒子從原點(diǎn)出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸過程中電場部分和磁場部分分別對應(yīng)的時(shí)間,進(jìn)而求出帶電粒子再次經(jīng)過x軸所需的時(shí)間。

(1)粒子穿出磁場進(jìn)入電場,速度減小到0后又返回磁場,則粒子進(jìn)電場時(shí)的速度方向沿y軸正方向,所以粒子在組合場中軌跡如圖:

由幾何關(guān)系得,粒子在磁場中圓周運(yùn)動的半徑

根據(jù),解得:

(2) 勻強(qiáng)電場中,以y軸正方向?yàn)檎,由動量定理得?/span>,即電場力沖量的大小為,方向沿y軸負(fù)方向。

粒子從原點(diǎn)出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸,動量變化量為0,由動量定理得:

所以磁場產(chǎn)生的沖量方向沿y軸正方向。

(3) 粒子返回磁場后,帶點(diǎn)粒子再做勻速圓周運(yùn)動

粒子從原點(diǎn)出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸,在磁場中運(yùn)動的時(shí)間

粒子從原點(diǎn)出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸,電場中運(yùn)動的時(shí)間為

考慮周期性,帶電粒子再次經(jīng)過x軸的時(shí)間 (n=1,2,,3,……)

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是某同學(xué)在做測定勻加速直線運(yùn)動的加速度實(shí)驗(yàn)中的一條紙帶,每相鄰兩個點(diǎn)中間還有四個點(diǎn)未畫出.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50赫茲的電源上.則:

1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為_______ s.

2)打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB=________m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

3)小車的加速度a=_____m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平放置的平行金屬板AB間的距離d=0.1m,板長L=0.3m,在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板,小孔恰好位于AB板的正中間,距金屬板右端x=0.5m處豎直放置一足夠大的熒光屏,現(xiàn)在AB板間加如圖(b)所示周期性的方波形電壓,已知U0=1.0×102V,t=0s時(shí)刻,A板電勢高于B板電勢。在擋板的左側(cè),有大量帶負(fù)電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板,粒子的質(zhì)量m=1.0×10-7kg,電荷量q=1.0×10-2C,速度大小均為v0=1.0×104m/s,帶電粒子的重力不計(jì),則:

(1)求粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間;

(2)求在t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子打在熒光屏上的位置到光屏中心O點(diǎn)的距離;

(3)若撤去擋板,求粒子打在熒光屏上的最高位置和最低位置到光屏中心O點(diǎn)的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一電動自行車動力電源上的銘牌標(biāo)有“36 V、10 Ah”字樣。假設(shè)工作時(shí)電源(不計(jì)內(nèi)阻)的輸入電壓恒為36 V,額定輸出功率180 W。由于電動機(jī)發(fā)熱造成能量損耗(其他損耗不計(jì)),電動自行車的效率為80%,則下列說法正確的是(  )

A. 額定工作電流為10 A

B. 動力電源充滿電后總電量為3.6×103 C

C. 電動自行車電動機(jī)的內(nèi)阻為7.2 Ω

D. 電動自行車保持額定功率行駛的最長時(shí)間是2 h

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【題目】(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置中,細(xì)線一端連小車另一端掛的器材是圖乙中的_____(“A”“B”)。

(2)實(shí)驗(yàn)獲得幾組aF的數(shù)據(jù),并記錄在下表中。圖丙為實(shí)驗(yàn)中所掛物體質(zhì)量為20g(比小車質(zhì)量小得多)時(shí)獲得的紙帶。請根據(jù)該紙帶提供的信息,在表格中缺數(shù)據(jù)的①、②位置填出這一組數(shù)據(jù)_______、__________

(3)(2)中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),并作出圖線________

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【題目】一物體從高空由靜止開始下落,已知空氣阻力的大小與物體的速度大小成正比,下列說法正確的是(

A. 物體在下落階段處于完全失重狀態(tài)

B. 初始階段物體將做加速度減小的加速運(yùn)動

C. 物體先做加速運(yùn)動,后做減速運(yùn)動

D. 如果初始位置足夠高,物體最終將做勻速直線運(yùn)動

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A. 彈簧的彈力大小等于10N

B. 彈簧的彈力大小等于15N

C. 突然撤去F瞬間,AB的加速度大小相等

D. 突然撤去F瞬間,A的加速度大小為5m/s2

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A. 電流表的示數(shù)為1 A

B. 電壓表的示數(shù)約為6 V

C. 電路輸出功率為4 W

D. 電源內(nèi)阻為2 Ω

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