【題目】如圖所示裝置中,區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度分別為EE/2,Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B .一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場中。求:

1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑

2O、M間的距離

3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間.

【答案】1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑是.

2O、M間的距離是

3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間是

【解析】試題分析:(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動,由題意,粒子經(jīng)過A點(diǎn)的速度方向與OP60°角,即可求出此時(shí)粒子的速度.粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律即可求出軌道半徑.

2)粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動時(shí),由牛頓第二定律求得加速度,在A點(diǎn),豎直方向的速度大小為vy=v0tan60°,由速度公式求解時(shí)間,由位移求得OM間的距離.

3)畫出粒子在區(qū)域磁場中的運(yùn)動軌跡,由幾何知識求出軌跡對應(yīng)的圓心角θ,根據(jù)t=,求出在磁場中運(yùn)動的時(shí)間.粒子進(jìn)入區(qū)域的勻強(qiáng)電場中后,先向右做勻減速運(yùn)動,后向左做勻加速運(yùn)動,第二次通過CD邊界.由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合可求得粒子在區(qū)域電場中運(yùn)行時(shí)間,即可求解粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時(shí)間.

解:(1)粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,設(shè)粒子過A點(diǎn)時(shí)速度為v

由類平拋運(yùn)動的規(guī)律知

粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律得

所以

2)設(shè)粒子在電場中運(yùn)動時(shí)間為t1,加速度為a

則有qE=ma

v0tan60°=at1

O、M兩點(diǎn)間的距離為

3)設(shè)粒子在區(qū)域磁場中運(yùn)動時(shí)間為t2

則由幾何關(guān)系知軌道的圓心角∠AO1D=60°,則

設(shè)粒子在區(qū)域電場中運(yùn)行時(shí)間為t3,則牛頓第二定律得

t3==

故粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時(shí)間為

t=t1+t2+t3==

答:

1)粒子在區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑是

2O、M間的距離是

3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間是

練習(xí)冊系列答案
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動,下列說法正確的是(  )

A. 若小球剛好能做圓周運(yùn)動,則它通過最高點(diǎn)時(shí)的速度是

B. 若小球剛好能做圓周運(yùn)動,則它通過最高點(diǎn)時(shí)的速度為零

C. 小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時(shí),外側(cè)管壁對小球一定無作用力

D. 小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動時(shí),外側(cè)管壁對小球一定有作用力

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【題目】如圖所示,小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上,那么小球從接觸彈簧開始到

將彈簧壓縮到最短的過程中(彈簧一直保持豎直),下列說法中正確的是(  )

A. 小球的速度逐漸減小到零

B. 小球的速度先減小后增大

C. 小球的加速度先增大后減小

D. 小球的加速度先減小后增大

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【題目】如圖為 DIS研究機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置,擺錘質(zhì)量為0.008kg。

1)圖中擺錘釋放器的作用是______________________________。

2)將擺錘釋放器調(diào)整到A位置、定位擋片移動到Q點(diǎn),釋放擺錘,若擺線碰到定位擋片后擺錘擺到左側(cè)最高點(diǎn)恰好與A等高,則說明__________________。

3兩組同學(xué)實(shí)驗(yàn)后分別得到如下兩組數(shù)據(jù):

表一中D點(diǎn)機(jī)械能明顯偏小,最可能的原因是_________;

表二中A點(diǎn)機(jī)械能明顯偏大,最可能的原因是_________。

表一

表二

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【題目】輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上,彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球,電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客,如圖所示,在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長量是電梯靜止時(shí)輕質(zhì)彈簧的伸長量的一半,這一現(xiàn)象表明(g=10m/s2)( )

A. 電梯此時(shí)一定加速上升

B. 電梯此時(shí)一定減速下降

C. 電梯此時(shí)的加速度一定是10m/s2

D. 乘客對電梯地板的壓力一定是250N

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【題目】如圖所示,圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn),若帶電粒子在運(yùn)動過程中只受電場力作用,根據(jù)此圖可做出的正確判斷是()

A. 帶電粒子電性的正、負(fù)

B. 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向

C. 帶電粒子在ab兩點(diǎn)的加速度何處較大

D. 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大

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【題目】對于電場中AB兩點(diǎn),下列說法正確的是(  )

A. 電勢差的定義式UAB,說明兩點(diǎn)間的電勢差UAB與電場力做功WAB成正比,與移動電荷的電荷量q成反比

B. 把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做正功,則AB兩點(diǎn)的電勢差UAB>0

C. 電勢差的定義式UAB中,UAB與移動的電荷量q無關(guān)

D. 電場中AB兩點(diǎn)間的電勢差UAB等于把正電荷qA點(diǎn)移動到B點(diǎn)時(shí)電場力所做的功

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【題目】兩個(gè)物體AB,質(zhì)量分別為2mm,用跨過定滑輪的輕繩相連,A靜止于水平地面上,如圖所示,θ=30°,不計(jì)摩擦,則以下說法正確的是( )

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C. 地面對物體A的摩擦力大小為mg

D. 地面對物體A的摩擦力方向向右

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【題目】如圖甲所示,在豎直平面內(nèi),將小圓環(huán)掛在橡皮條的下端,橡皮條長度為GE.用兩根彈簧測力計(jì)拉動小圓環(huán)到O 點(diǎn),小圓環(huán)受到作用力F1、F2 和橡皮條的拉力F0,如圖乙所示.

(1)如圖乙,此時(shí)要記錄下__________、拉力F1、F2 的大小,以及拉力F1、F2 的方向.

(2)實(shí)驗(yàn)中,必要的是 ___

A.選用輕質(zhì)小圓環(huán)

B.彈簧測力計(jì)在使用前應(yīng)校零

C.撤去F1、F2,改用一個(gè)力拉住小圓環(huán),仍使它處于O 點(diǎn)

D.用兩根彈簧測力計(jì)拉動小圓環(huán)時(shí),要保持兩彈簧測力計(jì)相互垂直

(3)圖丙中F′是用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉小圓環(huán)時(shí)在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖示.F F′中,方向一定沿GO 方向的是__________

(4)某次實(shí)驗(yàn)中A 的指針位置如圖丁所示,其讀數(shù)為__________N。

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