【題目】如圖(甲)所示,兩帶等量異號(hào)電荷的平行金屬板平行于x軸放置,板長為L,兩板間距離為2y0,金屬板的右側(cè)寬為L的區(qū)域內(nèi)存在如圖(乙)所示周期性變化的磁場,磁場的左右邊界與x軸垂直.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的帶電粒子,從y軸上的 A點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射入兩板之間,飛出電場后從點(diǎn)(L,0)進(jìn)入磁場區(qū)域,進(jìn)入時(shí)速度方向與x軸夾角為30°,把粒子進(jìn)入磁場的時(shí)刻做為零時(shí)刻,以垂直于紙面向里作為磁場正方向,粒子最后從x軸上(2L,0)點(diǎn)與x軸正方向成30°夾角飛出磁場,不計(jì)粒子重力.
(1)求粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)時(shí)電場力對(duì)它所做的功;
(2)計(jì)算兩板間的電勢(shì)差并確定A點(diǎn)的位置;
(3)寫出磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小、磁場變化周期T應(yīng)滿足的表達(dá)式.
【答案】(1)(2);(3)(n=1,2,3,…);
【解析】
試題分析:(1)設(shè)粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v,則:
電場力對(duì)粒子所做的功為:
(2)設(shè)粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)的豎直分速度為v′,則:
v′=v0tan30°=
水平方向:L=v0t
豎直方向:y=v′t
解得:
電場力對(duì)粒子所做的功:W=qEy
兩板間的電壓U=2Ey0
解得:
(3)由對(duì)稱性可知,粒子從x=2L點(diǎn)飛出磁場的速度大小不變,方向與x軸夾角為α=±30°;
在磁場變化的半個(gè)周期內(nèi),粒子的偏轉(zhuǎn)角為2α=60°;
故磁場變化的半個(gè)周期內(nèi),粒子在x軸上的位移為:x=2Rsin30°=R
粒子到達(dá)x=2L處且速度滿足上述要求是:
nR=L (n=1,2,3,…)
由牛頓第二定律,有:
解得:(n=1,2,3,…)
粒子在變化磁場的半個(gè)周期內(nèi)恰好轉(zhuǎn)過周期,同時(shí)在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是變化磁場半個(gè)周期的整數(shù)倍,可使粒子到達(dá)x=2L處且滿足速度題設(shè)要求;;
解得:(n=1,2,3,…)
當(dāng),
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖輕質(zhì)彈簧長為L,豎直固定在地面上,質(zhì)量為m的小球,由離地面高度為H處,由靜止開始下落,正好落在彈簧上,使彈簧的最大壓縮量為x,在下落過程中,小球受到的空氣阻力恒為f,則彈簧在最短時(shí)具有的彈性勢(shì)能為
A.(mg-f)(H-L+x) B.mg(H-L+x)-f(H-L)
C.mgH-f(H-L) D.mg(L-x)+f(H-L+x)
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【題目】豎直放置的固定絕緣光滑軌道由半徑分別為R的圓弧MN和半徑為r的半圓弧NP拼接而成(兩段圓弧相切于N點(diǎn)),小球帶正電,質(zhì)量為m,電荷量為q。已知將小球由M點(diǎn)靜止釋放后,它剛好能通過P點(diǎn),不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是
A. 若加豎直向上的勻強(qiáng)電場E(Eq<mg),則小球能通過P點(diǎn)
B. 若加豎直向下的勻強(qiáng)電場,則小球不能通過P點(diǎn)
C. 若加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,則小球不能通過P點(diǎn)
D. 若加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,則小球不能通過P點(diǎn)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的說法正確的是( )
A. 一段時(shí)間內(nèi),物體的路程有可能等于位移
B. 運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的物體一定只受重力作用
C. 任意時(shí)刻,物體的加速度與物體所受的合外力方向一定相同
D. 受恒力作用的物體不可能作曲線運(yùn)動(dòng)
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【題目】用半徑相同的兩小球A、B的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖,斜槽與水平槽圓滑連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)先不放B球,使A球從斜槽上某一固定點(diǎn) C由靜止?jié)L下,落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。再把B求靜置于水平槽前端邊緣處,讓 A球仍從 C處由靜止?jié)L下,A球和 B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡。記錄紙上的 O點(diǎn)是垂直所指的位置,若測(cè)得各落點(diǎn)痕跡到 O點(diǎn)的距離:OM=2.68cm,OP=8.62cm,ON=11.50cm,并知 A、B兩球的質(zhì)量比為 2:1,則未放 B球時(shí) A球落地點(diǎn)是記錄紙上的____點(diǎn),系統(tǒng)碰撞前總動(dòng)量 P與碰撞后總動(dòng)量的百分誤差=_______%(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中,正確的是 ( )
A. 小車靜止時(shí),F=mgcosθ,方向沿桿向上
B. 小車靜止時(shí),F=mgsinθ,方向垂直桿向上
C. 小車向右以加速度a加速運(yùn)動(dòng)時(shí),可能有F=mg/cosθ
D. 小車向右以加速度a加速運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F=ma/sinθ
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