【題目】如圖1所示,寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)(邊界為L1、L2),存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直方向上的周期性變化的電場(如圖2所示),電場強(qiáng)度的大小為E0,E>0表示電場方向豎直向上。t=0時,一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點以水平速度v射入該區(qū)域,沿直線運動到Q點后,做一次完整的圓周運動,再沿直線運動到右邊界上的N2點。Q為線段N1N2的中點,重力加速度為g。上述d、E0m、v、g為已知量。

(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

(2)求電場變化的周期T;

(3)改變寬度d,使微粒仍能按上述運動過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域,求T的最小值。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】試題分析:根據(jù)物體的運動性質(zhì)結(jié)合物理情景確定物體的受力情況.再根據(jù)受力分析列出相應(yīng)等式解決問題.

解:(1)根據(jù)題意,微粒做圓周運動,洛倫茲力完全提供向心力,重力與電場力平衡,

mg=qE0

微粒水平向右做直線運動,豎直方向合力為0

mg+qE0=qvB ②

聯(lián)立①②得:q=③B=

2)設(shè)微粒從N1運動到Q的時間為t1,作圓周運動的周期為t2,

=vt1⑤qvB=m⑥2πR=vt2

聯(lián)立③④⑤⑥⑦得:t1=,t2=

電場變化的周期T=t1+t2=+

3)若微粒能完成題述的運動過程,要求 d≥2R ⑩

聯(lián)立③④⑥得:R=,設(shè)N1Q段直線運動的最短時間t1min,由⑤⑩t1min=,

t2不變,T的最小值 Tmin=t1min+t2=

答:(1)微粒所帶電荷量q,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為

2)電場變化的周期T+

3T的最小值為

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒MN沿框架以某一速度向右做勻速運動。t=0,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為L的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,t=0開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化的圖象正確的是

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,兩個閉合圓形線圈A、B的圓心重合,放在同一水平面內(nèi),線圈A中通以逆時針方向的電流,電流隨時間的變化關(guān)系如圖乙。在t1~t2時間內(nèi),對于線圈B

A. 感應(yīng)電流的方向為順時針

B. 面積擴(kuò)大的趨勢

C. 感應(yīng)電流的大小一直增大

D. 安培力的大小一定一直在減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,A和B兩個小球固定在一根輕桿的兩端,mB> mA,此桿可繞穿過其中心的水平軸O無摩擦轉(zhuǎn)動.現(xiàn)使輕桿從水平狀態(tài)無初速度釋放,發(fā)現(xiàn)桿繞O沿順時針方向轉(zhuǎn)動,則桿從釋放起轉(zhuǎn)動的過程中

A. B球的動能增加,機(jī)械能增加

B. A球的重力勢能和動能都增加

C. A球重力勢能和動能的增加量等于B球的重力勢能的減少量

D. A球和B球的總機(jī)械能是守恒的

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在某空間實驗室中,有兩個靠在一起的等大的圓柱形區(qū)域,分別存在著等大反向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=010T,磁場區(qū)域半徑,左側(cè)區(qū)圓心為O1,磁場向里,右側(cè)區(qū)圓心為O2,磁場向外.兩區(qū)域切點為C.今有質(zhì)量m=32×10-26kg.帶電荷量q=16×10-19C的某種離子,從左側(cè)區(qū)邊緣的A點以速度v=106m/s正對O1的方向垂直磁場射入,它將穿越C點后再從右側(cè)區(qū)穿出.求:

1)該離子通過兩磁場區(qū)域所用的時間.

2)離子離開右側(cè)區(qū)域的出射點偏離最初入射方向的側(cè)移距離為多大?(側(cè)移距離指垂直初速度方向上移動的距離

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,高速運動的α粒子被位于O點的重原子核散射,實線表示α粒子運動的軌跡,M、NQ為軌跡上的三點,N點離核最近,Q點比M點離核更遠(yuǎn),則

A. 三點中,α粒子在N點的電勢能最大

B. α粒子在M點的速率比在Q點的大

C. 在重核產(chǎn)生的電場中,M點的電勢比Q點的低

D. α粒子從M點運動到Q點,電場力對它做的總功為負(fù)功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌、傾斜放置,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌的上端與水平放置的兩金屬板M、N相連,板間距離足夠大,板間有一帶電小球,金屬棒ab水平跨放在導(dǎo)軌上,下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好。現(xiàn)在同時由靜止釋放帶電小球和金屬棒ab,則(  )

A. 金屬棒ab一直加速下滑

B. 金屬棒ab最終可能勻速下滑

C. 金屬棒ab下滑過程中M板電勢低于N板電勢

D. 帶電小球可能先向N板運動后向M板運動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖所示的器材“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”.閉合開關(guān)時靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn).在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下,則(

A. 將線圈全部放入線圈中,然后向左較快或較慢推動滑片時,靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn),且偏轉(zhuǎn)角度不同

B. 將線圈全部放入線圈中,然后向右較快或較慢推動滑片時,靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn),且偏轉(zhuǎn)角度不同

C. 滑片置于中間位置不動,將線圈從線圈中的同一位置較快或較慢抽出,靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向不同,偏轉(zhuǎn)角度也不同

D. 滑片置于中間位置不動,將線圈從圖示位置較快或較慢放入線圈中,靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向相同,偏轉(zhuǎn)角度也相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一列簡諧橫波在某均勻介質(zhì)中沿x軸傳播,從x=3 m處的質(zhì)點a開始振動時計時,圖甲為t0時刻的波形圖且質(zhì)點a正沿y軸正方向運動,圖乙為質(zhì)點a的振動圖象,則下列說法中正確的是________。

A.該波的頻率為2.5 Hz

B.該波的傳播速率為200 m/s

C.該波是沿x軸負(fù)方向傳播的

D.從t0時刻起,質(zhì)點a、b、c中,質(zhì)點b最先回到平衡位置

E.從t0時刻起,經(jīng)0.015 s質(zhì)點a回到平衡位置

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