【題目】在電子技術(shù)中,科研人員經(jīng)常通過(guò)在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域施加磁場(chǎng)或電場(chǎng)束控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。如圖所示,位于M板處的粒子源不斷產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,粒子經(jīng)小孔S1不斷飄入電壓為U的加速電場(chǎng),其初速度可視為零;然后經(jīng)過(guò)小孔S2射出后沿x軸方向從坐標(biāo)原點(diǎn)O垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入x軸上方(含x軸正半軸)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)控制區(qū),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。粒子發(fā)生270°偏轉(zhuǎn)后離開磁場(chǎng)豎直向下打在水平放置的熒光屏上,已知N板到y軸、熒光屏到x軸的距離均為L,不考慮粒了重力及粒子間的相互作用。
(l)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑的大;
(2)求粒子從N板射出到打在熒光屏上所需的時(shí)間;
(3)實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在U±范圍內(nèi)微小變化,粒子以不同的速度進(jìn)入磁場(chǎng)控制區(qū)域,均能發(fā)生270°偏轉(zhuǎn)豎直打在熒光屏上,求有界磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積S。
【答案】(1),(2),(3)。
【解析】
(1)粒子在加速電場(chǎng)中加速:
粒子進(jìn)入磁場(chǎng),洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律:
解得:;
(2)粒子射出到坐標(biāo)原點(diǎn)的時(shí)間:
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
離開磁場(chǎng)到達(dá)熒光屏的時(shí)間:
粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間:
;
(3)粒子在電場(chǎng)中加速,根據(jù):
速率最小值:
速率最大值:
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做軌跡為圓周的運(yùn)動(dòng),根據(jù):
最大速率對(duì)應(yīng)的半徑:
最小速率對(duì)應(yīng)的半徑:
如圖兩圓弧之前的陰影部分即為所加磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積:
根據(jù)幾何知識(shí):
。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1682年跟蹤過(guò)一顆彗星,他根據(jù)牛頓及開普勒等人研究成果的啟發(fā)算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍,并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)出現(xiàn),過(guò)了這一定的時(shí)間果真哈雷的預(yù)言得到證實(shí)。由此人們更加深信牛頓及開普勒等人的科學(xué)成果是以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法和邏輯體系把宇宙間的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)的,這對(duì)人類解釋與預(yù)見物理現(xiàn)象具有決定意義。為工業(yè)革命開創(chuàng)了道路,是人類認(rèn)識(shí)自然歷史的第一次理論大綜合。已知哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年,請(qǐng)你根據(jù)牛頓及開普勒等人的科學(xué)成果估算,它下次飛近地球大約將在(取=1.414)( )
A.2030年B.2052年C.2062年D.2080年
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,直桿與水平面成30°角,一輕質(zhì)彈簧套在直桿上,下端固定在直桿底端,F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小滑塊從桿頂端A點(diǎn)由靜止釋放,滑塊壓縮彈簧到達(dá)最低點(diǎn)B后返回,脫離彈簧后恰能到達(dá)AB的中點(diǎn)。設(shè)重力加速度為g,AB=L,則該過(guò)程中( 。
A.滑塊和彈簧剛接觸時(shí)的速度最大B.滑塊克服摩擦做功為
C.滑塊加速度為零的位置只有一處D.彈簧最大彈性勢(shì)能為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,MN、PQ兩平行水平導(dǎo)軌間距為l=0.5m,分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N、Q端平滑連接,M、P端接有R=3Ω的定值電阻。質(zhì)量M=2kg的絕緣桿cd垂直靜止在水平導(dǎo)軌上,在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4T,F(xiàn)有質(zhì)量m=1kg、電阻R0=1Ω的金屬桿ab,以初速度v0=12m/s水平向右與絕緣桿cd發(fā)生正碰后,進(jìn)入磁場(chǎng)并最終未滑出,絕緣桿cd則恰好通過(guò)半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)。不計(jì)導(dǎo)軌電阻和摩擦,金屬桿ab始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,a取10m/s2,(不考慮桿cd通過(guò)半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)以后的運(yùn)動(dòng))。求:
(1)桿cd通過(guò)半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí)的速度v的大;
(2)正碰后桿ab的速度v1的大。
(3)桿ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流I的大小、方向及其所受的安培力F的大;
(4)桿ab運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱QR。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖,圖乙是光電流與加在陰極K和陽(yáng)極A上的電壓的關(guān)系圖象,下列說(shuō)法正確的是
A. 由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大
B. 由圖線①、②、③可知對(duì)某種確定的金屬來(lái)說(shuō),其遏止電壓只由入射光的頻率決定
C. 只要增大電壓,光電流就會(huì)一直增大
D. 不論哪種顏色的入射光,只要光足夠強(qiáng),就能發(fā)生光電效應(yīng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在科研實(shí)驗(yàn)中需要將電離后得到的一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子進(jìn)行分離,小李同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示方案:在真空環(huán)境中,將一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物通過(guò)A、B兩極板間的電場(chǎng)加速,然后再讓它們經(jīng)過(guò)由平行帶電金屬板C、D所形成的另一勻強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若氦離子進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的速度可忽略不計(jì),氦離子重力不計(jì),且所有的氦離子均可達(dá)到離子接收器處。那么在離子接收器處,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子不能分開
B.一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子能分開
C.一價(jià)與二價(jià)氦離子獲得的動(dòng)能相等
D.二價(jià)氦離子獲得的動(dòng)能大于一價(jià)氦離子獲得的動(dòng)能
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi),x<0、y>0區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,x>0區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。一比荷=5×108C/kg的粒子,從點(diǎn)P(-6cm,0)進(jìn)入電場(chǎng),初速度v0=8×106m/s,方向沿y軸正方向,一段時(shí)間后經(jīng)點(diǎn)Q(0,16cm)進(jìn)入磁場(chǎng)。粒子重力不計(jì),求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(2)粒子第一次回到電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物塊靜止放置在粗糙水平地面O處,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,在水平拉力F作用下物塊由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,物塊回到出發(fā)點(diǎn)O處,取水平向右為速度的正方向,物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其速度v隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖乙所示,g取10m/s2.則( )
A.物塊經(jīng)過(guò)4s回到出發(fā)點(diǎn)
B.4.5s時(shí)水平力F的瞬時(shí)功率為24W
C.0~5s內(nèi)摩擦力對(duì)物塊先做負(fù)功,后做正功,總功為零
D.0~5s內(nèi)物塊所受合力的平均功率為2.25W
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】2017年11月5日,我國(guó)用長(zhǎng)征火箭成功發(fā)射了兩顆北斗三號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星(如圖所示),開啟了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)的新時(shí)代。下列關(guān)于火箭在豎直方向加速起飛階段的說(shuō)法,正確的是( )
A.火箭只受到重力和空氣阻力的作用
B.火箭噴出的熱氣流對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)熱氣流的作用力大小相等
C.火箭處于失重狀態(tài)
D.保溫泡沫塑料從箭殼上自行脫落后,相對(duì)地面由靜止下落
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