【題目】如圖所示,真空中豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系的第Ⅱ象限中,有一個(gè)緊靠y軸且下極板與x軸重合的平行板電容器,兩極板間距離d=0.3m,電容器上極板帶正電、下極板帶負(fù)電;在y軸的右側(cè)有一以(0.2m0)為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,該區(qū)域的半徑R=0.2m,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T、方向垂直于紙面向里;在y=R的虛線上方足夠大的范圍內(nèi),有電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=6×106N/C、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶正電粒子(重力不計(jì))從電容器左側(cè)兩極板正中間平行x軸方向射入,結(jié)果恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿與x軸正方向斜向下成30°角方向射入磁場(chǎng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后由P點(diǎn)穿出磁場(chǎng),最后由M點(diǎn)(P點(diǎn)和M點(diǎn)沒(méi)有在圖中標(biāo)出)穿過(guò)y.已知粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也為R,粒子的比荷.求:

1)電容器的極板長(zhǎng)度L;

2P點(diǎn)和M點(diǎn)的坐標(biāo);

3)粒子由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間t.

【答案】(1) (2) ,00.4m (3)

【解析】

粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分為在平行板電容器中的偏轉(zhuǎn)、在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、在磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間的勻速直線運(yùn)動(dòng)以及在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)四個(gè)階段,如圖所示.

1)設(shè)粒子射入電容器的速度大小為,在電容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a、時(shí)間為,到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)沿豎直方向的分速度大小為vy,有:

由幾何關(guān)系有:

解得:

.

2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v,有:

解得:

由幾何關(guān)系知,粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)120°后,沿y軸正方向先從P點(diǎn)離開磁場(chǎng),豎直向上勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后,沿垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng).

由幾何關(guān)系可知,P點(diǎn)到y軸和x軸的距離分別為:

P點(diǎn)的坐標(biāo)為

設(shè)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,有:

qE=ma'

解得:

M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為:

M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,0.4m.

3)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:

粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:

故粒子由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用時(shí)間為:

.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一根固定的絕緣豎直長(zhǎng)桿位于范圍足夠大且相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小圓環(huán)套在桿上,環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μo現(xiàn)使圓環(huán)以初速度vo向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間to,圓環(huán)回到出發(fā)點(diǎn)。若圓環(huán)回到出發(fā)點(diǎn)之前已經(jīng)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。則下列說(shuō)法中正確的是( )

A. 環(huán)經(jīng)過(guò)時(shí)間剛好到達(dá)最低點(diǎn)

B. 環(huán)的最大加速度為am=g+

C. 環(huán)在t0時(shí)間內(nèi)損失的機(jī)械能為m(v02-)

D. 環(huán)下降過(guò)程和上升過(guò)程系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能相等

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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的物體,從半徑為R的光滑半圓槽的最上端由靜止滑下,則下列說(shuō)法中正確的是( 。

A.若圓槽不動(dòng),m可滑到右邊的最高點(diǎn)

B.若地面光滑,m也可滑到右邊的最高點(diǎn)

C.若圓槽不動(dòng),m滑動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒

D.若地面光滑,m和半圓槽在滑動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,動(dòng)量也守恒

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,、、皆為定值電阻,為可變電阻,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,設(shè)電流表的讀數(shù)為,電流表的讀數(shù)為,電壓表V1的示數(shù)為,電壓表的讀數(shù)為,當(dāng)的滑動(dòng)觸點(diǎn)向a端移動(dòng)過(guò)程中,電流表的讀數(shù)變化量大小為,電流表的讀數(shù)變化量大小,電壓表的讀數(shù)變化量大小為,電壓表的讀數(shù)變化量大小為,則(

A.變大,,不變

B.變大、,不變

C.變小,變小,變小

D.變小,變小,變大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某探究小組計(jì)劃測(cè)量某金屬絲的電阻率。

(1)小組成員取了一段長(zhǎng)l=l m的粗細(xì)均勻的金屬絲,用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖甲所示,由圖甲可知該金屬絲的直徑d=_____mm。

(2)小組成員先用多用電表粗測(cè)該段金屬絲的阻值,將選擇開關(guān)調(diào)在電阻擋的“×10”倍率,并進(jìn)行歐姆調(diào)零,再將被測(cè)金屬絲的兩端接在兩個(gè)表筆間,指針指示如圖乙所示,則被測(cè)金屬絲的阻值Rx____Ω。

(3)為了精確測(cè)量這段金屬絲的電阻,實(shí)驗(yàn)室給出了以下實(shí)驗(yàn)器材:

電池組E:電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻約為0.5 Ω;

電壓表V1:量程03 V,內(nèi)阻約為40 kΩ;

電壓表V2:量程015 V,內(nèi)阻約為200 kΩ

電流表A1:量程020 mA,內(nèi)阻約為10 Ω

電流表A2:量程03 A,內(nèi)阻約為1 Ω

定值電阻:R0=l00 Ω;

滑動(dòng)變阻器R:阻值范圍010Ω,額定電流為1 A;

開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量的誤差,電壓表應(yīng)選____,電流表應(yīng)選____。根據(jù)選用的器材,在圖丙方框中補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)電路圖_________(標(biāo)出實(shí)驗(yàn)器材的代號(hào),金屬絲電阻用Rx表示)。

(4)根據(jù)電路圖連接好電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,若某次測(cè)量中電壓表的示數(shù)為U,電流表的示數(shù)為I,則該金屬絲電阻率的表達(dá)式為ρ=_____用相應(yīng)的字母符號(hào)表示)。由于電阻測(cè)量存在系統(tǒng)誤差,使得電阻率的測(cè)量值比真實(shí)值____(選填)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,PQS是固定于豎直平面內(nèi)的光滑的1/4圓周軌道,圓心O在S的正上方。在O和P兩點(diǎn)各有一質(zhì)量為m的小物塊a和b,從同一時(shí)刻開始,a自由下落,b沿圓弧下滑。以下說(shuō)法正確的是

Aa比b先到達(dá)S,它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量不相同

Ba與b同時(shí)到達(dá)S,它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量不相同

Ca比b先到達(dá)S,它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量相同

Db比a先到達(dá)S,它們?cè)赟點(diǎn)的動(dòng)量相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在光滑水平面上,小球A、B(可視為質(zhì)點(diǎn))沿同一直線相向運(yùn)動(dòng),A球質(zhì)量為1 kgB球質(zhì)量大于A球質(zhì)量。如果兩球間距離小于L時(shí),兩球之間會(huì)產(chǎn)生大小恒定的斥力,大于L時(shí)作用力消失。兩球運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是

A. B球質(zhì)量為2 kg

B. 兩球之間的斥力大小為0. 15 N

C. t=30 s時(shí),兩球發(fā)生非彈性碰撞

D. 最終B球速度為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,輕桿一端固定在O點(diǎn),另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿與小球間彈力大小為F,小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,其Fv2圖象如圖乙所示.則

A.小球的質(zhì)量為

B.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>

C.v2c時(shí),小球?qū)U的彈力方向向上

D.v22b時(shí),小球受到的彈力與重力大小相等

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有N匝,線圈由粗細(xì)均勻、單位長(zhǎng)度質(zhì)量為2克的導(dǎo)線繞制而成,三條細(xì)線呈對(duì)稱分布,穩(wěn)定時(shí)線圈平面水平,在線圈正下方放有一個(gè)圓柱形條形磁鐵,磁鐵的中軸線OO垂直于線圈平面且通過(guò)其圓心O,測(cè)得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與水平線成60°角,線圈中通過(guò)的電流為0.1 A,要使三條細(xì)線上的張力為零,重力加速度g10 m/s2.則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小應(yīng)為(  )

A.4 T

B.0.4 T

C.

D.

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同步練習(xí)冊(cè)答案