【題目】如圖甲所示,兩金屬板M、N水平放置組成平行板電容器,在M板中央開有小孔O,再將兩個相同的 絕緣彈性擋板P、Q對稱地放置在M板上方,且與M板夾角均為60°,兩擋板的下端在小孔O左右兩側(cè),F(xiàn)在電容器兩板間加電壓大小為U的直流電壓,在M板上方加上如圖乙所示的、垂直紙面的交變磁場,以方向垂直紙面向里為磁感應強度的正值,其值為B0,磁感應強度為負值時大小為Bx,但Bx未知。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q、不計重力的帶電粒子,從N金屬板中央A點由靜止釋放,t=0時刻,粒子剛好從小孔O進入上方磁場中,在t1時刻粒子第一次撞到左擋板P上,緊接著在t1+t2時刻粒子撞到了右擋板Q上,然后粒子又從O點豎直向下返回平行金屬板間,接著再返回磁場做前面所述的運動。粒子與擋板碰撞前后電量不變,沿板面的分速度不變,垂直于板面的分速度大小不變、方向相反,不計碰撞的時間及磁場變化產(chǎn)生的感應影響。求:
(1)粒子第一次到達擋板P時的速度大小。
(2)圖乙中磁感應強度Bx的大小。
(3)兩金屬板M和N之間的距離d。
【答案】(1);(2)2B0;(3) ,n=0,1,2,3,……
【解析】
(1)粒子從N板到M板過程中,電場力做正功,根據(jù)動能定理有
Uq=mv20.
解得粒子第一次到達O點時的速率
(2)粒子進入上方后做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由
得粒子做勻速圓周運動的半徑 , 使其在整個裝置中做周期性的往返運動,運動軌跡如右圖所示,
由圖易知:r0=2rx 圖中Bx=2B0
(3)在0~t1時間內(nèi),粒子做勻速圓周運動周期
在t1~(t1+t2)時間內(nèi),粒子做勻速圓周運動的周期
由軌跡圖可知 ,
粒子在金屬板M和N間往返時間為t,有
且滿足:t=t2+n(t1+t2),n=0,1,2,3,----
聯(lián)立可得金屬板M和N間的距離: ,n=0,1,2,3,……
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【題目】(4分)下列關(guān)于物理量的說法中正確的是( )
A.速度大小和線速度大小的定義是相同的
B.做圓周運動的物體,其加速度和向心加速度是一樣的
C.加速度的方向與速度變化的方向總是一致的
D.地球赤道表面物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力與此物體所受重力是一樣的
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【題目】關(guān)于曲線運動,下列說法中正確的是( 。
A. 曲線運動速度的方向可能不變
B. 曲線運動速度大小一定是變化的
C. 曲線運動一定是變速運動
D. 曲線運動的速度大小和方向一定同時改變
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【題目】如圖所示,某人在自行車道上從東往西沿直線以速度v騎行,該處地磁 場的水平分量大小為B1,方向由南向北,豎直分量大小為B2,方向豎直向下。自行車把為直把、金屬材質(zhì),且?guī)в薪^緣把套,兩把手間距為L。只考慮自行車在地磁場中的電磁感應,下列結(jié)論正確的是 ( )
A. 圖示位置中輻條A點電勢比B點電勢低
B. 圖示位置中輻條A點電勢比B點電勢高
C. 自行車左車把的電勢比右車把的電勢高B2Lv
D. 自行車在十字路口左拐改為南北騎向,則自行車車把兩端電勢差要降低
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【題目】如圖所示的區(qū)域中,左邊為垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度B大小未知,右邊是一個電場強度大小為的勻強電場,其方向平行于OC向上且垂直于磁場方向;有一初速度大小為v0,質(zhì)量為m、電荷量為-q 的帶電粒子從P點沿與邊界線PQ的夾角θ=600的方向射入勻強磁場,恰好從距O點正上方L處的C點垂直于OC射入勻強電場,最后打在Q點,不計粒子的重力,求:
(1)磁感應強度B的大。
(2)求粒子從P至Q所用時間及OQ的長度
(3)如果保持電場與磁場方向不變,而將它們左右對調(diào),且磁感應強度大小變?yōu)樵瓉淼?/span>1/4,電場強度減小到原來的一半,粒子仍從P點以速度v0沿某一方向射入,恰好從O點正上方的小孔C射入勻強磁場,則粒子進入磁場后做圓周運動的半徑是多少?
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【題目】下圖為遠距離高壓輸電的示意圖.關(guān)于遠距離輸電,下列表述不正確的是( )
A. 增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失
B. 高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗
C. 在輸送電壓一定時,輸送的電功率越大,輸電過程中的電能損失越小
D. 高壓輸電必須綜合考慮各種因素,不一定是電壓越高越好
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【題目】在“探究變壓器兩個線圈電壓關(guān)系”的實驗中,應該選擇______電壓表(選填“交流”或“直流”);某次實驗中,若輸入電壓不變,只減小原線圈的匝數(shù),則輸出電壓__________(選填“不變”或“改變”)。
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【題目】邊長為L的等邊三角形OAB區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場。在紙面內(nèi)從O點向磁場區(qū)域AOB各個方向瞬時射入質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,所有粒子的速率均為v 。如圖所示,沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點C射出,不計粒子之間的相互作用和重力的影響,已知sin35°≈0.577。求:
(1)勻強磁場的磁感應強度;
(2)帶電粒子在磁場中運動的最長時間;
(3)沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點C射出時,還在磁場中運動的粒子占所有粒子的比例。
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【題目】(多選)對于利用自由落體“驗證機械能守恒定律”的實驗中,下列說法正確的是__________ .
A.本實驗應選擇體積較小、質(zhì)量較大的重物,以便減小誤差
B.本實驗可以不測量重物的質(zhì)量
C.必須先松開紙帶后接通電源,以便減小誤差
D.物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v,可以通過v=計算
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