【題目】如圖,矩形abcd區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),ab邊長(zhǎng)為3L,bc邊足夠長(zhǎng).厚度不計(jì)的擋板MN長(zhǎng)為5L,平行bc邊放置在磁場(chǎng)中,與bc邊相距L,左端與ab邊也相距L. 電子質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,重力忽略不計(jì),由靜止開(kāi)始經(jīng)電場(chǎng)加速后沿ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,若電子與擋板碰撞則完全被吸收并導(dǎo)走.
(1)設(shè)加速電壓U= U0,求電子進(jìn)入磁場(chǎng)中的速度大小
(2)如果加速電壓控制在一定范圍內(nèi),能保證在這個(gè)電壓范圍內(nèi)加速的電子進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同,求這個(gè)加速電壓U的范圍.
(3)調(diào)節(jié)加速電壓,使電子落在擋板上表面,求電子落在擋板上表面的最大寬度ΔL.
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)由動(dòng)能定理得,解得
(2)只要電子從ad邊離開(kāi)磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)的軌跡都為半圓,且運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,當(dāng)電子與擋板下表面相切時(shí)軌跡的半徑,圓心為,如圖所示,要使電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,必須滿(mǎn)足:
由牛頓第二定律得
由動(dòng)能定理得:
聯(lián)立解得
若電子恰好繞過(guò)擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開(kāi)磁場(chǎng),設(shè)其軌跡的半徑為r2,圓心為O2,由幾何關(guān)系有
解得
即電子不可能繞過(guò)擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開(kāi)磁場(chǎng),所以使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電壓的取值范圍是:
(或者設(shè)電子與bc邊相切時(shí)的半徑為,圓心為,則有,設(shè)打到MN上D點(diǎn), ,也能證明電子不可能繞過(guò)擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開(kāi)磁場(chǎng))
(3)電子能打到擋板上表面必須滿(mǎn)足以下要求:
(i)電子能通過(guò)擋板邊緣M點(diǎn),設(shè)其對(duì)應(yīng)的軌跡半徑為,圓心為,打在擋板上表面的C點(diǎn).則有: ,
(ii)電子不能從bc邊射出,設(shè)電子軌跡與bc邊相切時(shí)的半徑為,圓心為,打在擋板上表面的D點(diǎn).則有
所以:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 加速度很大,說(shuō)明速度一定很大
B. 加速度很大,說(shuō)明速度的變化一定很大
C. 加速度很大,說(shuō)明速度的變化一定很快
D. 物體的速度為零,加速度也一定為零
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,物體A和帶負(fù)電的物體B用跨過(guò)定滑輪的絕緣輕繩連接,A、B的質(zhì)量分別是m和2m,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上,另一端與物體A相連,傾角為θ的斜面處于沿斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,整個(gè)系統(tǒng)不計(jì)一切摩擦.開(kāi)始時(shí),物體B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力F,直到物體B獲得最大速度,且彈簧未超過(guò)彈性限度,則在此過(guò)程中
A. 撤去外力F的瞬間,物體A的加速度為
B. 撤去外力F的瞬間,物體B的加速度為
C. A、B獲得最大速度時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為
D. 物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有M、N、P、F四點(diǎn),M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),F為MN的中點(diǎn), .M、N、P、F四點(diǎn)處的電勢(shì)分別用、、、表示.已知, ,點(diǎn)電荷Q在M、N、P三點(diǎn)所在平面內(nèi),則
A. 點(diǎn)電荷Q一定在MP的中點(diǎn)
B. 大于
C. N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大
D. 將負(fù)試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下列關(guān)于加速度的說(shuō)法中,正確的是( )
A. 速度為零的時(shí)刻,加速度可以不為零
B. 加速度方向保持不變,速度方向一定保持不變
C. 加速度大小不斷變小,速度大小一定不斷變小
D. 速度變化很快,加速度卻可以很小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一小型發(fā)電站通過(guò)升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶(hù),已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=500kW,輸出電壓為U1=500V,升壓變壓器B1原、副線圈的匝數(shù)比為n1:n2=1:5,兩變壓器間輸電導(dǎo)線的總電阻為R=1.5Ω。降壓變壓器B2的輸出電壓為U4=220V,不計(jì)變壓器的損耗。求:
(1)輸電導(dǎo)線上損失的功率P';
(2)降壓變壓器B2的原、副線圈的匝數(shù)比n3:n4。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在光滑的水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體,它的左端與一勁度系數(shù)為100 N/m的輕彈簧相連,右端連接一細(xì)線,物體靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成 37°角,此時(shí)水平面對(duì)物體的彈力為零,如圖所示.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.當(dāng)剪斷彈簧的瞬間,物體的加速度為7. 5 m/s2
B.當(dāng)剪斷彈簧的瞬間,物體的合外力為15 N
C.當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間,物體的加速度為零
D.當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間,物體受到的合外力為15 N
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有不計(jì)重力的甲、乙兩個(gè)帶電粒子,在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意如圖。則下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 甲、乙兩粒子所帶電荷種類(lèi)不同
B. 若甲、乙兩粒子的動(dòng)量大小相等,則甲粒子所帶電荷量較大
C. 若甲、乙兩粒子所帶電荷量及運(yùn)動(dòng)的速率均相等,則甲粒子的質(zhì)量較大
D. 該磁場(chǎng)方向一定是垂直紙面向里
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到達(dá)距地面深度為h的B點(diǎn)速度減為零.不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.關(guān)于小球下落的整個(gè)過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的有( 。
A. 小球的機(jī)械能減少了mgh
B. 小球克服阻力做的功為mg(H+h)
C. 小球所受阻力的沖量大于m
D. 小球動(dòng)量的改變量等于所受阻力的沖量
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