【題目】一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為O.筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負電荷．質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中．粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量保持不變，在不計重力的情況下，求：

(1)M、N間電場強度E的大小；

(2)圓筒的半徑R；

(3)保持M、N間電場強度E不變，僅將M板向上平移d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n.

【答案】(1) ；(2) ；(3)3；

【解析】試題分析：（1）設(shè)兩極板間的電壓為U，由動能定理得：

由勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系得：U=Ed

聯(lián)立上式可得

（2）粒子進入磁場后做勻速圓周運動，運用幾何關(guān)系做出圓心O’， 圓半徑為r，設(shè)第一次碰撞點為A，由于粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從S孔射出，因此SA弧所對圓心角。

由幾何關(guān)系得

粒子運動過程中洛倫茲力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律，得

聯(lián)立得

（3）保持M、N間電場強度E不變，M板向上平移后，設(shè)板間電壓為，則

設(shè)粒子進入S孔時的速度為，由可得

設(shè)粒子做圓周運動的半徑為，

設(shè)粒子從S到第一次與圓筒碰撞期間的軌道所對圓心角為，比較兩式得到，可見

粒子須經(jīng)過這樣的圓弧才能從S孔射出，故 n=3

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】水平桌面上固定著兩相距為L的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌右端接電阻R，在導(dǎo)間存在寬度均為d的有界勻強磁場區(qū)域I和Ⅱ，磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向下。I區(qū)和Ⅱ區(qū)之間有寬為s0的無場區(qū)。金屬棒CD質(zhì)量為m，電阻為r，水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣水平細線通過定滑輪與質(zhì)量也為m的物體A相連，金屬棒CD從距I區(qū)左邊界s處由靜止釋放，運動過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。在棒穿過兩磁場區(qū)域的過程中，通過電阻R的電流變化情況相同，重力加速度為g，不計其它電阻、摩擦力。求：

（1）金屬棒剛進入磁場區(qū)域I時，受到的安培力的大小和方向；

（2）金屬棒剛離開磁場區(qū)域I時的速度；

（3）金屬棒穿越區(qū)域I的時間。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形如圖所示，介質(zhì)中質(zhì)點A、B、C分別位于x=2m、x=3m、x=6m處。從t=0時刻開始計時，當(dāng)t=9s時質(zhì)點A剛好第3次到達波峰，則（____）

A．此列波的波速一定為1m/s

B．如果此列波在傳播過程中與頻率為0.5Hz的橫波相遇，一定發(fā)生干涉現(xiàn)象

C．質(zhì)點C起振方向沿y軸負向

D．如果質(zhì)點C到達波峰，則質(zhì)點B一定在平衡位置

E．質(zhì)點A的振動方程可表示為y=sin（0.25πt）m

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】右下圖表示“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置．

(1)平衡摩擦力時，要先_________（填“掛上”或“取下”）鉤碼進行實驗操作．

(2)平衡摩擦力后，在小車內(nèi)放入4個相同的砝碼，并保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變.逐漸增加鉤碼的個數(shù)，測量小車（包括砝碼）的加速度和鉤碼重力，探究加速度與力的關(guān)系.這樣操作比不在小車上放砝碼而進行同樣的實驗，結(jié)果會更__________（填“準(zhǔn)確”或“不準(zhǔn)確”）．

(3)如果平衡摩擦力時過度，木板與桌面的夾角偏大，掛1個鉤碼時，測得小車的加速度為a，掛2個鉤碼時，測得小車的加速度為a′，則a′__________2a，（填“＞”或“＜”）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t=0時刻開始受到水平力的作用，力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則（）

A. 時刻的瞬時功率為

B. 時刻的瞬時功率為

C. 在t=0到這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為

D. 在t=0到這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示裝置可以用來“探究加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系”，也可以用來“探究功與速度變化的關(guān)系”和“驗證機械能守恒定律”等。

（一）某同學(xué)用此裝置探究小車在拉力作用下的加速。用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，其示數(shù)如圖所示，則d = __________mm。測出小車靜止時遮光條到光電門的距離為x，光電計時器讀出遮光條通過光電光門的時間是t，則小車的加速度是_______________。（用測量的符號表示）

（二）該同學(xué)繼續(xù)用此裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗，他通過改變小車釋放點到光電門的距離成倍增加進行多次實驗，每次實驗時要求小車都由靜止釋放．

(1)如果每次實驗時遮光條通過光電門的時間為t，通過描點作出線性圖象來反映合力做功與t的關(guān)系，則下圖中符合實驗事實的是（______）

(2)下列實驗操作中必要的是（______）

A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時使小車能在軌道上勻速運動

B．必須滿足重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量

C．必須保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)開始釋放

D．保持小車(包括遮光條)和重物的質(zhì)量不變

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置運用牛頓第二定律測量滑塊的質(zhì)量M。其主要步驟為：

(1)調(diào)整長木板傾角,當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為m0時滑塊沿木板恰好向下做勻速運動。

(2)保持木板傾角不變,撤去鉤碼m0,將滑塊移近打點計時器,然后釋放滑塊,滑塊沿木板向下做勻加速直線運動,并打出點跡清晰的紙帶如圖乙所示(已知打點計時器每隔0.02s打下一個點)。

請回答下列問題：（①、②兩問均保留3位有效數(shù)字）

①打點計時器在打下B點時滑塊的速度vB=______m/s;

②滑塊做勻加速直線運動的加速度a=______m/s2;

③滑塊質(zhì)量M=_______(用字母a、m0、當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>g表示)。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2017年11月30日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了中國首顆暗物質(zhì)探測衛(wèi)星“悟空”的首批成果：發(fā)現(xiàn)太空中的反常電子信號。“悟空”采用的是由中國科學(xué)家自主提出的分辨粒子種類的新探測技術(shù)方法，既能探測低能區(qū)，也能探測高能區(qū)，特別是首次走進能量為1TeV（1TeV=1.0×1012eV，e=1.6×10-19C）以上的“無人區(qū)”，“悟空”首次直接測量到了能譜在1TeV處的“拐折”及在1.4TeV處的“尖峰”。從目前數(shù)據(jù)分析來看，產(chǎn)生“奇異”電子信號的來源很可能是暗物質(zhì)湮滅或衰變。如果進一步證實了這種觀點，人們就可以根據(jù)“悟空”的探測結(jié)果獲知暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量和湮滅率。結(jié)合上述信息，下列說法正確的是（ ）

A. “拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達1.6×1031 J

B. 電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時，在地球磁場的作用下會向西偏轉(zhuǎn)

C. 假設(shè)暗物質(zhì)湮滅虧損的質(zhì)量為Δm，則湮滅過程中釋放的能量為ΔE=Δmc（c為光在真空中的傳播速度）

D. 若暗物質(zhì)衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同，則其半衰期隨溫度的升高而減小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】水平面上有質(zhì)量為ma的物體a和質(zhì)量為mb的物體b，分別在水平推力Fa和Fb作用下開始運動，運動一段時間后都撤去推力，兩個物體都將再運動一段時間后停下。兩物體運動的v–t圖線如圖所示，圖中線段AC∥BD。則以下說法正確的是（ ）

A. 若ma > mb，則Fa < Fb，且物體a克服摩擦力做功小于物體b克服摩擦力做功

B. 若ma > mb，則Fa> Fb，且物體a克服摩擦力做功大于物體b克服摩擦力做功

C. 若ma < mb，則可能Fa < Fb，且物體a所受摩擦力的沖量大于物體b所受摩擦力的沖量

D. 若ma < mb，則可能Fa > Fb，且物體a所受摩擦力的沖量小于物體b所受摩擦力的沖量

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案