【題目】一半徑R=0.3 m的金屬圓筒有一圈細(xì)窄縫,形狀如圖所示.圓筒右側(cè)有一個(gè)垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)相切于O′,圓筒接地,圓心O處接正極,正極與圓筒之間的電場(chǎng)類(lèi)似于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng),正極與圓筒之間的電勢(shì)差U可調(diào).正極附近放有一粒子源S(S與正極O間距離忽略不計(jì)),能沿紙面向四周釋放比荷=2×105 C/kg的粒子(粒子的初速度、重力均不計(jì)).帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后從縫中射出進(jìn)入磁場(chǎng),已知磁場(chǎng)寬度為d=0.2 m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25 T.
(1)當(dāng)U=1 000 V時(shí),求垂直磁場(chǎng)右邊界射出的粒子從左邊界射入時(shí)與邊界的夾角的大小;
(2)當(dāng)U=250 V時(shí),某一粒子穿過(guò)磁場(chǎng)(從右邊界射出)的時(shí)間最短,求此粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)與右邊界的夾角的大小;
(3)某同學(xué)猜想:只要電勢(shì)差U在合適的范圍內(nèi)變化,總有粒子從S發(fā)出經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后又回到S處.你若同意該猜想,請(qǐng)求出U的合適范圍;你若不同意該猜想,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)60° (2)60° (3)同意 0<U≤127.55 V
【解析】(1)粒子在電場(chǎng)中加速:qU=mv2
粒子在磁場(chǎng)中,qvB=m
得r1==0.4 m
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.
則cos α==
得α=60°.
(2)當(dāng)U=250 V時(shí),由r=知,
r2=0.2 m
在半徑確定時(shí),粒子穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間最短,則對(duì)應(yīng)圓弧的弦最短,即磁場(chǎng)寬度,如圖所示,因?yàn)?/span>r2=d,所以此時(shí)圓心角為60°,則β=60°。
(3)同意該猜想.由對(duì)稱(chēng)性知,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心O3必在OO′連線的延長(zhǎng)線上.
當(dāng)U最大時(shí),r3最大,此時(shí)圓弧與磁場(chǎng)右邊界相切,
由幾何知識(shí)得:=,
得r3=m
由r=可知,U=V=127.55 V,
故電壓范圍為0<U≤127.55 V時(shí),總有粒子從S發(fā)出經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后又回到S處。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量M=1.8kg的木塊A套在水平桿上,并用輕繩將木塊A與質(zhì)量m=1.2kg的小球相連。今用跟水平方向成300的力F=6N,拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變,取g=10m/s2。求:
(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輕繩與水平方向夾角θ;
(2)木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】馬拉車(chē)在水平路面上由靜止開(kāi)始前進(jìn),在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下面的哪些說(shuō)法是正確的
A. 馬拉車(chē)的力先產(chǎn)生,車(chē)?yán)R的力后產(chǎn)生
B. 馬能拉動(dòng)車(chē)是因?yàn)轳R拉車(chē)的力大于車(chē)?yán)R的力
C. 勻速前進(jìn)時(shí),馬向前拉車(chē)的力等于車(chē)向后拉馬的力,加速前進(jìn)時(shí),馬向前拉車(chē)的力也等于車(chē)向后拉馬的力
D. 馬拉車(chē)的力和車(chē)?yán)R的力大小相等,方向相反,在同直線上,是一對(duì)平衡力
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某市規(guī)定卡車(chē)在市區(qū)一特殊路段的速度不得超過(guò)36km/h。有一輛卡車(chē)在危急情況下緊急剎車(chē),車(chē)輪抱死滑動(dòng)一段距離后停止。交警測(cè)得剎車(chē)過(guò)程中車(chē)輪在路面上擦過(guò)的筆直的痕跡長(zhǎng)是9m。從廠家的技術(shù)手冊(cè)中可知卡車(chē)加速度大小為8m/s2.
(1)假若你就是這位交警,請(qǐng)你判斷卡車(chē)是否超速行駛?(假定剎車(chē)后卡車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng))
(2)減小剎車(chē)距離是避免交通事故的最有效的途徑。剎車(chē)距離除與汽車(chē)的初速度、制動(dòng)力有關(guān)外,還須考慮駕駛員的反應(yīng)時(shí)間:即從發(fā)現(xiàn)情況到肌肉動(dòng)作操縱制動(dòng)器的時(shí)間。假設(shè)汽車(chē)剎車(chē)制動(dòng)力產(chǎn)生的加速度為a,駕駛員的反應(yīng)時(shí)間為t0 ,行駛的速度為v0,請(qǐng)你給出剎車(chē)距離x的表達(dá)式。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)代科學(xué)儀器常利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng),某裝置可用于氣體中某些有害離子的收集,如圖甲所示,Ⅰ區(qū)為加速區(qū),Ⅱ區(qū)為離子收集區(qū),其原理是通過(guò)板間的電場(chǎng)或磁場(chǎng)使離子偏轉(zhuǎn)并吸附到極板上,達(dá)到收集的目的.已知金屬極板CE、DF長(zhǎng)均為d,間距也為d,AB、CD間的電勢(shì)差為U,假設(shè)質(zhì)量為m、電荷量為q的大量正離子在AB極均勻分布.離子由靜止開(kāi)始加速進(jìn)入收集Ⅱ區(qū)域,Ⅱ區(qū)域板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),離子恰好沿直線通過(guò)Ⅱ區(qū)域;且只撤去電場(chǎng)時(shí),恰好無(wú)離子從Ⅱ區(qū)域間射出,收集效率(打在極板上的離子占離子總數(shù)的百分比)為100%,(不考慮離子間的相互作用力、重力和極板邊緣效應(yīng)).
(1)求離子到達(dá)Ⅱ區(qū)域時(shí)的速度大小;
(2)求Ⅱ區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(3)若撤去Ⅱ區(qū)域磁場(chǎng),只保留原來(lái)的電場(chǎng),則裝置的收集效率是多少?
(4)現(xiàn)撤去Ⅱ區(qū)域的電場(chǎng),保留磁場(chǎng)但磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào).假設(shè)AB極上有兩種正離子,質(zhì)量分別為m1、m2,且m1≤4m2,電荷量均為q1.現(xiàn)將兩種離子完全分離,同時(shí)收集更多的離子,需在CD邊上放置一探測(cè)板CP(離子必須打在探測(cè)板上),如圖乙所示.在探測(cè)板下端留有狹縫PD,離子只能通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)行分離,試求狹縫PD寬度的最大值。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在光滑地面上有一水平力F拉動(dòng)小車(chē)和木塊一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng),小車(chē)的質(zhì)量為M,木塊的質(zhì)量為m.設(shè)加速度大小為a,木塊與小車(chē)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則在這個(gè)過(guò)程中木塊受到的摩擦力大小是( )
A. μmg B. ma C. F D. F-ma
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng).在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示.拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz;通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s.?dāng)?shù)據(jù)如下表所示.重力加速度大小g=9.80m/s2.
單位:cm
x1 | x2 | x3 | x4 | h | S |
10.76 | 15.05 | 19.34 | 23.65 | 48.00 | 80.00 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空:
(1)物塊的加速度a=_____m/s2(保留3位有效數(shù)字).
(2)因?yàn)?/span>_____可知斜面是粗糙的.
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