【題目】如圖所示,在圓心為O、半徑R=5cm的豎直圓形區(qū)域內(nèi),有一個方向垂直于圓形區(qū)域向外的勻強磁場,豎直平行放置的金屬板連接在圖示電路中,電源電動勢E=220V、內(nèi)阻r=5,定值電阻的阻值R1=16,滑動變阻器R2的最大阻值Rmax=199;兩金屬板上的小孔S1、S2與圓心O在垂直于極板的同一直線上,現(xiàn)有比荷的帶正電粒子由小孔S1進入電場加速后,從小孔S2射出,然后垂直進入磁場并從磁場中射出,滑動變阻器滑片P的位置不同,粒子在磁場中運動的時間也不同,當理想電壓表的示數(shù)U=100V時,粒子從圓形區(qū)域的最低點豎直向下穿出磁場,不計粒子重力和粒子在小孔S1處的初速度,取tan68.2°=2.5,求:

(1)U=100V時,粒子從小孔S2穿出時的速度大小v0

(2)勻強磁場的磁感應強度大小B;

(3)粒子在磁場中運動的最長時間t。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

【答案】(1)8×103m/s(2)0.5T(3)1.5×10-5s

【解析】

(1)粒子在電場中加速,由動能定理即可求出穿出時的速度大。唬2)粒子在磁場中做圓周運動,根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑,再根據(jù)牛頓第二定律即可求出磁感應強度;(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律、動能定理、牛頓第二定律和幾何關(guān)系即可求出粒子在磁場中運動的最長時間。

(1)對粒子在電場中的運動過程中,由動能定理有:

解得:

(2)粒子從圓形區(qū)域的最低點豎直向下穿出磁場,則粒子在磁場中的速度方向偏轉(zhuǎn)了,粒子在磁場中做圓周運動的徑跡如圖甲所示:

由幾何關(guān)系可知,粒子在磁場中做圓周運動的半徑為:

由牛頓第二定律有:

解得:

(3)兩金屬板間的電壓越小,粒子經(jīng)電場加速后的速度越小,粒子在磁場中做圓周運動的半徑越小,射出電場時的偏轉(zhuǎn)角越大,在磁場中運動的時間越長,所以滑片在變阻器的左端時,粒子在磁場中運動的時間最長,由閉合電路的歐姆定律有:

兩金屬板間的最小電壓為

設粒子加速后的速度大小為v,由動能定理有:

設粒子做圓周運動的半徑為由牛頓第二定律有:

解得:

粒子進入磁場后的徑跡如圖乙所示:

為徑跡圓的圓心,由幾何關(guān)系有:

解得:

,其中

解得:

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖的電路中,當滑動變阻器的滑動頭向下滑動時,A、B兩燈亮度的變化情況為(

A. A燈、B燈都變暗

B. A燈和B燈都變亮

C. A燈變亮,B燈變暗

D. A燈變暗,B燈變亮

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下面是某同學對電場中的一些概念及公式的理解,其中正確的是( 。

A. 根據(jù)電場強度的定義式可知,電場中某點的電場強度與試探電荷所帶的電荷量成反比

B. 根據(jù)電容的定義式可知,電容器的電容與其所帶電荷量成正比,與兩極板間的電壓成反比

C. 根據(jù)真空中點電荷的電場強度公式可知,電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量無關(guān)

D. 根據(jù)電勢差的定義式可知,帶電荷量為1 C的正電荷,從A點移動到B點克服電場力做功為1 J,則A、B兩點間的電勢差為﹣1 V

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,真空中有一個邊長為L的正方體,正方體的兩個頂點M、N處分別放置一個電荷量都為q的負點電荷,a、b、c、d是另外四個頂點。下列說法正確的是

A. 同一電荷在c、d兩點所受的電場力相同

B. c、d兩點的電勢相等

C. a、b兩點的電場強度相同

D. 把一正電荷從a點沿直線移到b點的過程中,正電荷的電勢能先減小后增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為m=4kg的木塊,靜止在水平面上,它們之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,現(xiàn)對木塊施F=40N的作用力,如圖所示.木塊運動2s后撤去力F到木塊直到停止。(g=10m/s2).求:

1)木塊所受摩擦力是多大?

2)有推力作用時木塊的加速度為多大?

3)剛撤去推力F時木塊的速度為多大?

4)撤去推力F后木塊運動的加速度為多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,固定在水平面上的汽缸長L=1m,汽缸中有橫截面積S=100cm2的光滑活塞,活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,當缸內(nèi)氣體溫度T0=300K大氣壓強p0=1×105Pa時,活塞在汽缸右端開口處,現(xiàn)用外力把活塞從汽缸右端緩慢向左推至氣柱長度l=80cm,汽缸和活塞的厚度均可忽略不計,缸內(nèi)氣體溫度不變。

(1)求活塞靜止在氣柱長度l=80cm時外力的大小F;

(2)如果不用外力而緩慢降低缸內(nèi)氣體的溫度,使活塞從汽缸右端開口處移至氣柱長度l=80cm處,求此時缸內(nèi)氣體的溫度T。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,下極板接地。一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài),F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離

A. 帶點油滴將沿豎直方向向上運動 B. P點的電勢將降低 C. 帶點油滴的電勢將減少 D. 若電容器的電容減小,則極板帶電量將增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是一個示波管工作原理圖,電子經(jīng)電壓U14.5103V加速后以速度V0垂直等間距的進入電壓U2180V,間距為d1.0cm,板長l5cm的平行金屬板組成的偏轉(zhuǎn)電場,離開電場后打在距離偏轉(zhuǎn)電場s5cm的屏幕上的P點,(電子的比荷為)求:

(1)電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0?

(2)打在屏幕上的側(cè)移位移OP?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,用傾斜放置的氣墊導軌驗證機械能守恒定律。已知滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m,遮光條的寬度為d,重力加速度為g,F(xiàn)將滑塊由靜止釋放,兩個光電門G1G2分別記錄了遮光條通過光電門的時間t1t2,則滑塊通過兩個光電門過程中動能的增加量______,通過兩個光電門過程中重力勢能的減少量______(用圖中所標符號表示)。若兩者在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等,則滑塊在下滑過程中機械能守恒。若實驗中滑塊以初速度v0下滑,則上述方法______(選填不能)驗證機械能守恒。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案