【題目】如圖所示,虛線OL與y軸的夾角θ=45°,在OL上側(cè)有平行于OL向下的勻強(qiáng)電場,在OL下側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m、電荷量q(q>0)的粒子以速率v0從y軸上的M(OM=d)點(diǎn)垂直于y軸射入勻強(qiáng)電場,該粒子恰好能夠垂直于OL進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,不計(jì)粒子重力.

(1)求此電場的場強(qiáng)大小E;

(2)若粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內(nèi)返回到虛線OL上,求粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次經(jīng)過OL所需要的最長時(shí)間.

【答案】(1) ; (2)

【解析】(1)粒子在電場中運(yùn)動(dòng),不計(jì)粒子重力,只受電場力作用,F(xiàn)=qE, ;
沿垂直電場線方向X和電場線方向Y建立坐標(biāo)系,則在X方向位移關(guān)系有:dsinθ=v0cosθt,所以 ;


該粒子恰好能夠垂直于OL進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,所以在Y方向上,速度關(guān)系有:v0sinθ=at=t,
所以,v0sinθ=,則有
(2)根據(jù)(1)可知粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 ;
粒子在磁場中只受洛倫茲力的作用,在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T
粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內(nèi)返回到虛線OL上,則粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次經(jīng)過OL在磁場中運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓周,所以,在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T;
粒子在磁場運(yùn)動(dòng),洛倫茲力作為向心力,所以有,Bvqm ;
根據(jù)(1)可知,粒子恰好能夠垂直于OL進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,速度v就是初速度v0在X方向上的分量,即vv0cosθ=v0cos45°=v0
粒子在電場中運(yùn)動(dòng),在Y方向上的位移 ,所以,粒子進(jìn)入磁場的位置在OL上距離O點(diǎn)ldcosθ+Y


根據(jù)幾何關(guān)系, 可得:lR+ ,即 ;
所以, ;
所以,粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次經(jīng)過OL所需要的最長時(shí)間

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一臺(tái)電風(fēng)扇,內(nèi)阻是20Ω,接上220V的電壓后,消耗功率為66W,則電風(fēng)扇正常工作時(shí),下列說法正確的是:( )

A. 通過電動(dòng)機(jī)的電流是 11A B. 電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率是 1.8W

C. 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能的功率為 66W D. 電動(dòng)機(jī)的效率是 97.3﹪

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【題目】圖中ABC三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中,已知ACBC, ABC=600,BC=20cm;把一個(gè)電荷量q=10-5C的正電荷從A移到B點(diǎn),靜電力做功為零;從B移到C,靜電力做功-173×10-3J,則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是

A865V/m,垂直AC向左

B865V/m,垂直AC向右

C1000V/m,垂直AB斜向上

D1000V/m,垂直AB斜向下

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型,在風(fēng)力的作用下,風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)。某一風(fēng)速時(shí),線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示,則(

A. 電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為

B. 磁體的轉(zhuǎn)速為5r/s

C. 若給阻值為10Ω的電阻供電,該電阻1h內(nèi)產(chǎn)生的電熱為1.8×104J

D. 線圈中電流的有值為0.5A

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【題目】探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中

(1)如圖甲所示,所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為______;

A.直流220V

B.交流220V

C.直流6V

D.交流6V

(2)某次實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的一條清晰紙帶,截取了其中一段用刻度尺(單位:cm)進(jìn)行測量,在紙帶上標(biāo)注了A、B、C、DE、FG7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)點(diǎn)跡標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,取計(jì)數(shù)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)時(shí)刻為0.其中計(jì)數(shù)點(diǎn)E所在位置的刻度尺讀數(shù)為______cm,小車加速過程中DF段的平均速度為______m/s(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),用這一速度表示小車通過E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,并將其描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上(見答題卷,其中BC、DF四個(gè)點(diǎn)已描點(diǎn)完成)。請(qǐng)同學(xué)們?cè)谧鴺?biāo)紙上擬合圖線____________,并求解小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=______m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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【題目】霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族,得到廣泛應(yīng)用。如圖為某霍爾元件的工作原理示意圖,該元件中電流I由正電荷定向運(yùn)動(dòng)形成,下列說法正確的是( )

A. M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)電勢高

B. 用霍爾元件可以測量地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

C. 用霍爾元件能夠把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量

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【題目】如圖所示,兩根間距為L的平行金屬導(dǎo)軌,其cd右側(cè)水平,左側(cè)為豎直的畫弧,圓弧半徑為r,導(dǎo)軌的電阻與摩擦不計(jì),在導(dǎo)軌的頂端接有阻值為R1的電阻,整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,F(xiàn)有一根阻值為R2、質(zhì)量為m的金屬桿,在水平拉力作用下,從圖中位置ef由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。開始運(yùn)動(dòng)后,經(jīng)時(shí)間t1,金屬桿運(yùn)動(dòng)到cd時(shí)撤去拉力,此時(shí)理想電壓表的示數(shù)為U,此后全屬桿恰好能到達(dá)圓弧最高處ab。重力加速度為g。求:

(1)金屬桿從ef運(yùn)動(dòng)到cd的過程中,拉力F隨時(shí)間t變化的表達(dá)式;

(2)金屬桿從ef運(yùn)動(dòng)到cd的過程中,電阻R1上通過的電荷量;

(3)金屬桿從cd運(yùn)動(dòng)到ab的過程中,電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在水平面上固定有長為L=2m、寬為d=0.5m的光滑金屬“U”型導(dǎo)軌,導(dǎo)軌右端接有R=1Ω的電阻,在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=1m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m=0.1kg、內(nèi)阻r=1Ω導(dǎo)體棒ab以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),g取10m/s2

(1)求第一秒內(nèi)流過ab電流的大小及方向;

(2)求ab棒進(jìn)磁場瞬間的加速度大;

(3)導(dǎo)體棒最終停止在導(dǎo)軌上,求全過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是

A. 在太空里的空間站中,自由飄浮的水滴呈球形,這是表面張力作用的結(jié)果

B. 多晶體和非晶體都具有各向異性,沒有固定熔點(diǎn)的特點(diǎn)

C. 布朗運(yùn)動(dòng)表明了分子越小,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈

D. 空氣相對(duì)濕度越大時(shí),空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和氣壓,水蒸發(fā)越慢

E. 密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁,此過程中瓶內(nèi)空氣不計(jì)分子勢能向外界釋放熱量,而外界對(duì)其做功

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