【題目】(20分)如圖所示,空間有相互平行、相距和寬度也都為L(zhǎng)的Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域,I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),I區(qū)域磁場(chǎng)向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,II區(qū)域磁場(chǎng)向外,大小待定,F(xiàn)有一質(zhì)量為m,電量為-q的帶電粒子,從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速,粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45°進(jìn)入磁場(chǎng),然后又從I區(qū)右邊界成45°角射出。

(1)求加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差U,以及粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1。

(2)若II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也是B0時(shí),則粒子經(jīng)過I區(qū)的最高點(diǎn)和經(jīng)過II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差是多少。

(3)為使粒子能返回Ⅰ區(qū),II區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件,粒子從左側(cè)進(jìn)入Ⅰ區(qū)到從左側(cè)射出Ⅰ區(qū)需要的最長(zhǎng)時(shí)間。

答案見解析

【解析】(1)粒子在Ⅰ區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有qvB0= 2分)

作出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)示意圖,根據(jù)幾何關(guān)系有R1=L(1分)

解得v = (1分)

粒子在電場(chǎng)中用動(dòng)能定理:qU=mv2解得U= 2分)

粒子在I區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的圓心角為90°,則粒子在I區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1= T =2分)

(2)粒子在Ⅱ區(qū)的運(yùn)動(dòng)半徑與Ⅰ區(qū)相同,高度差由圖中幾何關(guān)系可得:

h=(R1+R2)(1-cosθ)+Ltanθ(2分)

代入數(shù)據(jù)可得h=L(1分)

3)畫出粒子剛好從Ⅱ區(qū)右邊界穿出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài),即軌跡圓與右邊界相切的情況。

有幾何關(guān)系R2(1+cosθ) < L,即 < 2分)

解得B2 > B0(1分)

粒子從在Ⅰ區(qū)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2××(1分)

在兩個(gè)磁場(chǎng)之間的時(shí)間為= (1分)

粒子在II區(qū)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為× = × =3(-1) 2分)

總時(shí)間為t= (3π-2π+4) (2分)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一帶電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,以初速度v0從左端A點(diǎn)沿中心虛線射入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B粒子從C點(diǎn)以速度v(未知)射出,側(cè)移量為y不計(jì)粒子的重力,則下列說法中正確的是( )

A.軌跡AC是圓弧的一部分

B.速率v=

C.粒子通過復(fù)合場(chǎng)區(qū)域所用時(shí)間t

D.粒子在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的加速度大小恒為a||,方向時(shí)刻改變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】[物理——選修3–4](15分)

(1)(5分)P、Q是一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波中的兩質(zhì)點(diǎn),水平間距為=40 cm,從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示,則下列說法中正確的是_______。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A. P點(diǎn)的振動(dòng)方程是(m)

B. 經(jīng)過時(shí)間0.03 s,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到Q位置

C.這列波遇到5 m的障礙物,也能發(fā)生很明顯的衍射現(xiàn)象

D.簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度可能是

E.簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度可能是8 m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(18分)如圖所示,在xOy平面第一象限內(nèi)的某區(qū)域有垂直平面勻強(qiáng)磁場(chǎng)(沒畫出),一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的電帶粒子。由y軸上的P點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng),初速度為v0,方向沿x軸正方向;P到O的距離為后來,粒子經(jīng)過x軸上的Q點(diǎn),此時(shí)速度方向與x軸負(fù)方向的夾角為θ=60°,Q到O的距離為2L,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)求帶電粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間;

(2)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域是圓形磁場(chǎng),求圓形磁場(chǎng)的最小面積;

(3)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域是矩形,求矩形磁場(chǎng)的最小面積。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2017年2月24日消息,日前,木星南極高清畫面曝光, 美國“朱諾”號(hào)永留錯(cuò)誤軌道。 “朱諾”號(hào)是第一艘使用太陽能為能源拜訪木星的探測(cè)器。2016年7月4日抵達(dá)木星,“朱諾”號(hào)被木星引力俘獲后,“朱諾”號(hào)進(jìn)入一個(gè)環(huán)繞周期為53.5天的大橢圓軌道,并繞木星運(yùn)行兩圈,這樣的軌道有助于“朱諾”號(hào)節(jié)省電力!爸熘Z”號(hào)還會(huì)進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)入一個(gè)環(huán)繞周期為14天的橢圓軌道,之后便開始完全展開科學(xué)探測(cè)任務(wù)。已知引力常量G,下列說法正確的是

A.要使“朱諾”號(hào)被木星引力俘獲,進(jìn)入環(huán)繞木星的工作軌道,需要點(diǎn)火加速

B.“朱諾”號(hào)從周期為53.5天的大橢圓軌道變軌到環(huán)繞周期為14天的橢圓軌道,需要減速制動(dòng)

C.若調(diào)整“朱諾”號(hào)繞木星做圓周運(yùn)動(dòng),并測(cè)出“朱諾”號(hào)繞木星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期,就可以求出木星的質(zhì)量和密度

D.若調(diào)整“朱諾”號(hào)在木星表面附近繞木星做圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)出“朱諾”號(hào)繞木星做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道周期,就可以求出木星的密度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于縱波的說法中,正確的是( )

A. 在縱波中,波的傳播方向就是波中質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)方向

B. 縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向一定與波的傳播方向在一條直線上

C. 縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向一定與波的傳播方向垂直

D. 縱波也有波峰和波谷

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)圓柱形的絕熱容器豎直放置,通過絕熱活塞封閉著攝氏溫度為t1的理想氣體,活塞的質(zhì)量為m,橫截面積為S,與容器底部相距h1.現(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時(shí)間后,使其溫度上升到t2(攝氏溫度),這段時(shí)間內(nèi)氣體吸收的熱量為Q,已知大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,假設(shè)活塞與容器壁之間無摩擦。求:

①氣體的壓強(qiáng);

②這段時(shí)間內(nèi)活塞上升的距離是多少?

③這段時(shí)間內(nèi)氣體的內(nèi)能變化了多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】武警戰(zhàn)士進(jìn)行體能訓(xùn)練,雙手握住豎立竹竿,則他沿竹竿勻速下滑時(shí),所受的摩擦力方向向_______;他沿竿勻速上攀時(shí),所受的摩擦力方向向________;他握竿停在空中時(shí),再增大手的握力,所受的摩擦力______。(選填”“”“增大”“不變”“減小”)

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【題目】在力學(xué)中,下列物理量的單位為基本單位的是( )

A. 長(zhǎng)度、質(zhì)量和力

B. 位移、質(zhì)量和時(shí)間

C. 位移、力和時(shí)間

D. 長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間

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