【題目】如圖所示,在圓心為O、半徑R=5cm的豎直圓形區(qū)域內(nèi),有一個方向垂直于圓形區(qū)域向外的勻強磁場,豎直平行放置的金屬板連接在圖示電路中,電源電動勢E=220V、內(nèi)阻r=5,定值電阻的阻值R1=16,滑動變阻器R2的最大阻值Rmax=199;兩金屬板上的小孔S1、S2與圓心O在垂直于極板的同一直線上,現(xiàn)有比荷的帶正電粒子由小孔S1進入電場加速后,從小孔S2射出,然后垂直進入磁場并從磁場中射出,滑動變阻器滑片P的位置不同,粒子在磁場中運動的時間也不同,當理想電壓表的示數(shù)U=100V時,粒子從圓形區(qū)域的最低點豎直向下穿出磁場,不計粒子重力和粒子在小孔S1處的初速度,取tan68.2°=2.5,求:
(1)U=100V時,粒子從小孔S2穿出時的速度大小v0;
(2)勻強磁場的磁感應強度大小B;
(3)粒子在磁場中運動的最長時間t。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】(1)8×103m/s(2)0.5T(3)1.5×10-5s
【解析】
(1)粒子在電場中加速,由動能定理即可求出穿出時的速度大;(2)粒子在磁場中做圓周運動,根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑,再根據(jù)牛頓第二定律即可求出磁感應強度;(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律、動能定理、牛頓第二定律和幾何關(guān)系即可求出粒子在磁場中運動的最長時間。
(1)對粒子在電場中的運動過程中,由動能定理有:
解得:
(2)粒子從圓形區(qū)域的最低點豎直向下穿出磁場,則粒子在磁場中的速度方向偏轉(zhuǎn)了,粒子在磁場中做圓周運動的徑跡如圖甲所示:
由幾何關(guān)系可知,粒子在磁場中做圓周運動的半徑為:
由牛頓第二定律有:
解得:
(3)兩金屬板間的電壓越小,粒子經(jīng)電場加速后的速度越小,粒子在磁場中做圓周運動的半徑越小,射出電場時的偏轉(zhuǎn)角越大,在磁場中運動的時間越長,所以滑片在變阻器的左端時,粒子在磁場中運動的時間最長,由閉合電路的歐姆定律有:
兩金屬板間的最小電壓為
設粒子加速后的速度大小為v,由動能定理有:
設粒子做圓周運動的半徑為,由牛頓第二定律有:
解得:
粒子進入磁場后的徑跡如圖乙所示:
為徑跡圓的圓心,由幾何關(guān)系有:
解得:
故,其中
解得:
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【題目】如圖所示,實線表示在豎直平面內(nèi)的電場線,電場線與水平方向成角,水平方向的勻強磁場與電場正交,有一帶電液滴沿斜向上的虛線L做直線運動,L與水平方向成角,且則下列說法中正確的是
A. 液滴一定做勻速直線運動
B. 液滴一定帶正電
C. 電場線方向一定斜向上
D. 液滴有可能做勻變速直線運動
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【題目】某氣體中有兩個分子相對做直線運動,以甲分子為參考對象,乙分子向著甲分子從遠處靠近。以運動軌跡為橫軸x,甲分子為坐標原點,兩個分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系如圖所示,F>0表示斥力,F<0表示引力。則____________
A. 乙分子在a點時只受到甲分子的引力作用
B. 乙分子在c點時受到的分子力為0
C. 乙分子從a運動到c的過程中系統(tǒng)的分子勢能減小
D. 乙分子從a運動到d的過程中系統(tǒng)的分子勢能一直減小
E. 乙分子在c點時系統(tǒng)的分子勢能最小
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【題目】學校物理興趣小組利用如圖甲所示的實驗裝置完成“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗。他們所用的器材有小車、一端帶有滑輪的導軌、打點計時器和幾個已知質(zhì)量的鉤碼,另有學生電源和力傳感器(圖中未畫出)。
(1)圖乙是實驗中得到的一條紙帶,圖中打相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.1s,由圖中數(shù)據(jù)可得小車的加速度大小a=____m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(2)實驗小組A、B分別以各自測得的加速度a為縱軸,小車所受的合力F為橫軸,作出圖象如圖丙中圖線1、2所示,則圖線1、2中對應小車(含車內(nèi)的鉤碼)的質(zhì)量較大的是圖線________(選填“1”或“2”)。
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【題目】如圖所示,在勻強磁場中放有平行銅導軌,它與大導線圈M相連接,要使小導線圈N獲得逆時針方向的感應電流,則放在導軌中的裸金屬棒ab的運動情況是(兩導線圈共面放置) ( )
A. 向右勻速運動 B. 向左減速運動
C. 向右減速運動 D. 向右加速運動
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【題目】下列說法正確的是
A. 一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合生成氘核時,會發(fā)生質(zhì)量虧損
B. 一個處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷,可能產(chǎn)生6種不同頻率的光子
C. 氡(Rn)衰變的半衰期為38天,升高溫度后其半衰期將小于3.8天
D. 核反應H+H→He+n是輕核的聚變
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【題目】2022年冬奧會將在北京召開。如圖所示是簡化后的跳臺滑雪的學道示意圖,運動員從助滑雪道AB上由靜止開始滑下,到達C點后水平飛出,落到滑道上的D點,E是運動軌跡上的某一點,在該點運動員的速度方向與軌道CD平行,設運動員從C到E與從E到D的運動時間分別為、,EF垂直CD,則
A. ,
B. ,
C. 若運動員離開C點的速度加倍,則落在斜面上的距離也加倍
D. 若運動員離開C點的速度加倍,則落在斜面上的速度方向不變
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【題目】“探究影響平行板電容器電容大小因素”的實驗裝置如圖所示,忽略漏電產(chǎn)生的影響。下列判斷正確的是
A. 平板正對面積減小時,靜電計指針偏角增大
B. 靜電計可以用電壓表替代
C. 平行板電容器兩極板帶電量的絕對值不相等
D. 靜電計測量的是平行板電容器所帶電量
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的木塊位于光滑水平面上,在木塊與墻之間用輕彈簧連接,開始時木塊靜止在A位置.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射向木塊并嵌入其中,則當木塊回到A位置時的速度v以及此過程中墻對彈簧的沖量I的大小分別為()
A. , B. ,I=2mv0
C. , D. ,I=2mv0
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