【題目】如圖所示,在軸右側(cè)平面內(nèi)存在方向垂直面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,坐標(biāo)原點(diǎn)有一放射源,可以向軸右側(cè)平面沿各個(gè)方向6放射比荷為的正離子,這些離子速率分別在從0到最大值的范圍內(nèi),不計(jì)離子之間的相互作用.

(1)求離子打到軸上的范圍;

(2)若在某時(shí)刻沿方向放射各種速率的離子,求經(jīng)過時(shí)這些離子所在位置構(gòu)成的曲線方程;

(3)若從某時(shí)刻開始向軸右側(cè)各個(gè)方向放射各種速率的離子,求經(jīng)過時(shí)已進(jìn)入磁場的離子可能出現(xiàn)的區(qū)域面積.

【答案】(1)離子打到軸上的范圍為0(2)(3)

【解析】

(1)離子進(jìn)入磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為,由牛頓第二定律得:

解得:

由幾何關(guān)系知,離子打到軸上的范圍為0。

(2)離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期為,則

經(jīng)過時(shí)間這些離子軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為,則

這些離子構(gòu)成的曲線如圖1所示,并令某一離子在此時(shí)刻的坐標(biāo)為,則

代入數(shù)據(jù)并化簡得:

(3)將第(2)問中圖1段從沿軸方向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),在軸上找一點(diǎn),以為半徑作圓弧,相交于,則兩圓弧及軸所圍成的面積即為在軸右側(cè)各個(gè)方向不斷放射各種速度的離子在時(shí)已進(jìn)入磁場的離子所在區(qū)域,如圖2所示。

由幾何關(guān)系可求得此面積為:

則:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,10匝矩形線圈,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T的勻強(qiáng)磁場中,繞垂直磁場的軸以角速度為100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線框電阻不計(jì),面積為0.5m2,線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連,副線圈接有兩只燈泡L1L2.已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,開關(guān)斷開時(shí)L1正常發(fā)光,且電流表示數(shù)為0.01A,則( 。

A. 若從圖示位置開始計(jì)時(shí),線框中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為200sin100tV

B. 若開關(guān)S閉合,電流表示數(shù)將增大

C. 若開關(guān)S閉合,燈泡L1將更亮

D. 燈泡L1的額定功率為2W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,將某正粒子放射源置于原點(diǎn),其向各方向射出的粒子速度大小均為,質(zhì)量均為,電荷量均為. 的第一、二象限范圍內(nèi)分布著一個(gè)勻強(qiáng)電場,方向與軸正方向相同,在的第一、二象限范圍內(nèi)分布著一個(gè)勻強(qiáng)磁場,方向垂直于平面向里.粒子離開電場上邊緣時(shí),能夠到達(dá)的最右側(cè)的位置為. 最終恰沒有粒子從磁場上邊界離開磁場. 若只考慮每個(gè)粒子在電場中和磁場中各運(yùn)動(dòng)一次,不計(jì)粒子重力以及粒子間的相互作用.求:

1)電場強(qiáng)度;

2)磁感應(yīng)強(qiáng)度;

3)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出功率恒定為48kW在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為1:20,電流表的示數(shù)為1A,輸電線的總電阻為10Ω,下列說法正確的是(

A.用戶端的功率為44kw

B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2400V

C.降壓變壓器的輸入電壓U3=2000V

D.如果用戶電壓為220V,則降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為10:1

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)為了測量一均勻金屬圓柱體的電阻率,完成下列步驟:

(1)用游標(biāo)卡尺測量其長度,如圖甲所示,其長度為______。

(2)用螺旋測微器測量其直徑,為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)旋緊圖乙中的部件______(填”“”“”“),從圖乙中可知其直徑為______。

(3)若用伏安法測得流經(jīng)圓柱體的電流為,圓柱體兩端的電壓為,圓柱體的直徑和長度分別用表示,則該圓柱體的電阻率______(用表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,半徑為R的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi),軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ30°,另一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn),過C點(diǎn)的軌道切線水平。C點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點(diǎn)放置一質(zhì)量為m,長為3R的木板,上表面與C點(diǎn)等高,木板右端固定一彈性擋板(即小物塊與擋板碰撞時(shí)無機(jī)械能損失)。質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v0的速度水平拋出,恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0.5。試求:

(1)物塊經(jīng)過軌道上B點(diǎn)時(shí)的速度大;

(2)物塊經(jīng)過軌道上C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力;

(3)木板能獲得的最大速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖為靜電除塵機(jī)原理示意圖,廢氣先經(jīng)過一個(gè)機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū),帶負(fù)電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達(dá)到除塵目的。圖中虛線為電場線(方向未標(biāo))。不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電量變化,則( 。

A.每個(gè)塵埃的運(yùn)動(dòng)軌跡都與一條電場線重合

B.圖中A點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢

C.塵埃在遷移過程中做勻變速運(yùn)動(dòng)

D.塵埃在遷移過程中電勢能增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,絕緣水平面上固定平行長直金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L,一端接有阻值為R的電阻,整個(gè)導(dǎo)軌平面處于與之垂直的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一根金屬桿的質(zhì)量為m,置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,金屬桿在導(dǎo)軌上的初速度大小為v0,方向平行于導(dǎo)軌。忽略金屬桿與導(dǎo)軌的電阻,不計(jì)摩擦。金屬桿在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢,因而在電路中有電流通過。

1)因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢稱為動(dòng)生電動(dòng)勢,產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢的非靜電力是什么力?

2R上能產(chǎn)生多少焦耳熱?

3)當(dāng)金屬桿運(yùn)動(dòng)到總路程的k倍(0k1)時(shí),求此時(shí)的安培力的瞬時(shí)功率。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子的核式結(jié)構(gòu)模型,下列說法中不正確的是(

A.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后,基本上仍沿原來的方向前進(jìn)

B.只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上

C.盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)”理論

D.盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)模型”很好地解釋了氧原子光譜的實(shí)驗(yàn)

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