精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

【題目】如圖所示,在第二象限內存在一個半徑為a的圓形有界勻強磁場,磁場圓心坐標。在位置坐標為P點存在一個粒子發(fā)射源,能在紙面內的第二象限向各個方向發(fā)射質量為m、帶電量的粒子,其速度大小均為v。這些粒子經過圓形磁場后都可以垂直y軸進入第一象限,并經過第一象限內一個垂直xOy平面向外的有界勻強磁場區(qū)域,該區(qū)域磁場的磁感應強度大小為第二象限圓形磁場區(qū)域內磁感應強度大小的二分之一,粒子經過該磁場后,全部匯聚到位置坐標為Q點,再從Q點進入第四象限,第四象限內有大小為、方向水平向左的勻強電場。不計粒子重力,求:

1)第二象限圓形有界勻強磁場的磁感應強度;

2)第一象限有界磁場的最小面積;

3)這些粒子經過勻強電場后再次經過y軸時速度的大小以及粒子所能達到的最遠位置坐標。

【答案】1 2 33v;(0,

【解析】

1)要想使這些粒子經過圓形磁場后都可以垂直y軸進入第一象限,則粒子在圓形磁場中做勻速圓周運動的半徑必須和圓形磁場的半徑相同,即:

R=a

在磁場中,由洛侖茲力提供向心力:

聯(lián)立可得:

由左手定則知:磁感應強度B的方向垂直xOy平面向外
2)第一象限區(qū)域磁場的磁感應強度大小為第二象限圓形磁場區(qū)域內磁感應強度大小的二分之一,則根據(jù)

此時粒子在磁場中做圓周運動的半徑為

R′=2a

則最小磁場的直徑為

最小面積為

3)粒子在從PQ運動的過程中,所經歷的磁場區(qū)域均不可以改變其速度的大小,所有粒子在到達Q點的速度仍是v。雖然不同粒子在Q點的速度方向不同,從Qy軸負方向,
由動能定理可得:

解得:

由第一象限內的磁場分布可以知道,所有從Q點射出的粒子,其速度大小均為v,方向頒布在沿x軸正向與y軸負向之間的90°范圍之內。
現(xiàn)研究從Q點射出的,速度與y軸負向平角為θ的粒子。其軌跡應是類斜拋。則有

y=v cosθ×t

聯(lián)立兩式,消去θ可得:

從此式可以看出:
時,

故第二次經過y軸最遠位置坐標為:(0

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負方向的勻強電場,場強大小為E;在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強磁場.一個氕核和一個氘核先后從y軸上yh點以相同的動能射出,速度方向沿x軸正方向.已知進入磁場時,速度方向與x軸正方向的夾角為,并從坐標原點O處第一次射出磁場. 氕核的質量為m,電荷量為q. 氘核的質量為2m,電荷量為q,不計重力.求:

(1)第一次進入磁場的位置到原點O的距離;

(2)磁場的磁感應強度大;

(3)第一次進入磁場到第一次離開磁場的運動時間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,為定值電阻,為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源的內電阻,以下說法中不正確的是

A.時,上獲得最大功率

B.時,上獲得最大功率

C.時,上獲得功率一定最大

D.時,電源的輸出功率可能最大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,由U形管和細管連接的玻璃泡A、BC浸泡在溫度均為273K的水槽中,B的容積是A4.閥門SAB兩部分隔開,A內為真空,BC內都充有氣體.U形管內左邊水銀柱比右邊的低.打開閥門S,整個系統(tǒng)穩(wěn)定后,U形管內左右水銀柱的高度相等.假設U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積.

(ⅰ)求玻璃泡C中氣體的壓強;(以mmHg為單位)

(ⅱ)將右側水槽的水從273K開始緩慢加熱至327.6K,求此時U形管內左右水銀柱的高度差.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電源電動勢E=40V,內阻r=1Ω,電阻R=24Ω,M為一線圈電阻RM=0.4Ω的電動機,電流表為理想電流表,求:

1)當開關S斷開時,電源輸出功率P1是多少?

2)當開關S閉合時,電流表的示數(shù)為4.0A,則通過電動機的電流及電動機輸出功率P2是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在純電阻電路中,當用一個固定的電源(Er是定值)向變化的外電阻供電時,關于電源的輸出功率P隨外電阻R變化的規(guī)律如圖所示。下列判斷中正確的是(

A. 電源內阻消耗的功率隨外電阻R的增大而增大

B. Rr時,電源有最大的輸出功率

C. 電源的功率P總隨外電阻R的增大而增大

D. 電源的效率η隨外電阻R的增大而增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直方向上A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質彈簧相連,A放在水平地面上,B、C兩物體通過細線繞過輕質定滑輪相連,C放在固定的光滑斜面上.用手拿住C,使細線剛剛拉直但無拉力作用,并保證ab段的細線豎直、cd段的細線與斜面平行.已知A、B的質量均為m,C的質量為4m,重力加速度為g,細線與滑輪之間的摩擦不計,開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),釋放CC沿斜面下滑,A剛離開地面時,B獲得最大速度.求:

(1)斜面傾角α

(2)B的最大速度v.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖甲所示的實驗裝置做探究加速度與力、質量關系的實驗

1)某同學通過實驗得到如圖乙所示的a-F圖象,造成這一結果的原因是:在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角________(填“偏大”或“偏小”)。

2)該同學在平衡摩擦力后進行實驗,實際小車在運動過程中所受的拉力________砝碼和盤的總重力(填“大于”、“小于”或“等于”),為了便于探究、減小誤差,應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足________的條件。

3)某同學得到如圖所示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50 HzA、BC、DE、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點。ΔssDGsAD________ cm。由此可算出小車的加速度a________ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一,近期我國科學家在該領域的實驗研究上取得了突破性進展.如圖1所示,在一矩形半導體薄片的P,Q間通入電流I,同時外加與薄片垂直的磁場B,在MN間出現(xiàn)電壓UH,這個現(xiàn)象稱為霍爾效應,UH稱為霍爾電壓,且滿足UHk,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù).某同學通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù).

(1)若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電,電流與磁場方向如圖1所示,該同學用電壓表測量UH時,應將電壓表的“+”接線柱與______(MN”)端通過導線相連.

(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,該同學保持磁感應強度B=0.10 T不變,改變電流I的大小,測量相應的UH值,記錄數(shù)據(jù)如下表所示.根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖2中畫出UHI圖線,利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為______×103V·m·A1·T1(保留2位有效數(shù)字).

(3)該同學查閱資料發(fā)現(xiàn),使半導體薄片中的電流反向再次測量,取兩個方向測量的平均值,可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差,為此該同學設計了如圖3所示的測量電路,S1,S2均為單刀雙擲開關,虛線框內為半導體薄片(未畫出).為使電流從Q端流入,P端流出,應將S1擲向________(ab”),S2擲向________(cd”).為了保證測量安全,該同學改進了測量電路,將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中.在保持其它連接不變的情況下,該定值電阻應串聯(lián)在相鄰器件________________(填器件代號)之間.

查看答案和解析>>

同步練習冊答案