【題目】如圖所示,ab為一長(zhǎng)度為l=1 m的粒子放射源,能同時(shí)均勻發(fā)射粒子,距abh=1 m的虛線ef的上方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若以a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、以abx軸、以ady軸建立平面直角坐標(biāo)系,則圖中曲線ac的軌跡方程為y=x2,在曲線ac與放射源ab之間的區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1=2.0×102 N/Cadef,在ad左側(cè)l=1 m處有一長(zhǎng)度也為h=1 m的熒光屏MN,在adMN之間的區(qū)域內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2=2.0×102 N/C。某時(shí)刻放射源由靜止釋放大量帶正電的粒子,粒予的比荷=1.6×105 C/kg,不計(jì)帶電粒子的重力以及粒子之間的相互作用:

(1) 從距a點(diǎn)0.25 m處釋放的粒子到達(dá)虛線ef的速度v1為多大?

(2) 如果所有的粒子均從同一位置離開勻強(qiáng)磁場(chǎng),則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?

(3) 在滿足第(2)問(wèn)的條件下,打到熒光屏上的粒子占粒子總數(shù)的百分比及粒子發(fā)射后打到熒光屏上的最短時(shí)間。

【答案】(1) 2.0×103m/s(2) 0.1 T;(3)50%,×10-3s

【解析】

(1) 由動(dòng)能定理可得

,

聯(lián)立可得

從距a點(diǎn)0.25 m處釋放,即x1=0.25 m,代入數(shù)據(jù)可解得

(2) 所有帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)軌跡半徑為r,由牛頓第二定律可得

解得

分析可知,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定時(shí),軌跡半徑rx成正比,當(dāng)x趨近于零時(shí),粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑趨近于零,即所有粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都從d點(diǎn)射出磁場(chǎng),且有2r=x,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得

B=0.1 T

(3) 粒子從d點(diǎn)沿豎直向下的方向進(jìn)入?yún)^(qū)域的電場(chǎng)中后,所有粒子均在電場(chǎng)力作用下做類平拋運(yùn)動(dòng)。對(duì)于打到N點(diǎn)的粒子,設(shè)其射入電場(chǎng)時(shí)的速度為v2

該粒子為從ab的中點(diǎn)釋放的粒子,故打到熒光屏上的粒子占粒子總數(shù)的50%

該粒子在區(qū)域的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,則有

無(wú)場(chǎng)區(qū)的時(shí)間

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t3,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ=π,則有

在電場(chǎng)E2中的時(shí)間

故該粒子所經(jīng)歷的總時(shí)間

代入數(shù)據(jù)得

“7.59×104 s”“7.6×104 s”)。

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,A、BC三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,已知ACBC,∠ABC60°,BC20 cm,把一個(gè)電荷量q105C的正電荷從A移到B,靜電力做功為零,從B移到C,靜電力做功為-1.73×103J,則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是( )

A.865 V/m, 垂直AC向左B.865 V/m, 垂直AC向右

C.1000 V/m,垂直AB斜向上D.1000 V/m,垂直AB斜向下

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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M2kg的木板靜止在水平面上,質(zhì)量為m1kg的物塊以大小為v012.5m/s的速度從木板的左端水平向右滑上長(zhǎng)木板,同時(shí)給物塊施加一個(gè)F8N、水平向左的恒力,已知物塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ10.4,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ20.1,最大靜摩擦力可視為等于滑動(dòng)摩擦力,物塊不會(huì)從木板的右端滑離,重力加速度g10m/s2。

1)求物塊滑上木板瞬間,物塊和長(zhǎng)木板的加速度大;

2)要使物塊不從木板的右端滑離,木板的長(zhǎng)度至少為多少?

3)求從靜止開始運(yùn)動(dòng),木板在2s內(nèi)前進(jìn)的位移(該過(guò)程物塊未滑離木板)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,摩托車做特技表演時(shí),以v010m/s的速度從地面沖上高臺(tái),t5s后以同樣大小的速度從高臺(tái)水平飛出.人和車的總質(zhì)量m1.8×102kg,臺(tái)高h5.0m.摩托車沖上高臺(tái)過(guò)程中功率恒定為P2kW,不計(jì)空氣阻力,取g10m/s2.求:

(1) 人和摩托車從高臺(tái)飛出時(shí)的動(dòng)能Ek

(2) 摩托車落地點(diǎn)到高臺(tái)的水平距離s;

(3) 摩托車沖上高臺(tái)過(guò)程中克服阻力所做的功Wf.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】虛線abc是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)而,它們的電勢(shì)分別為φa、φbφc,φaφbφc.一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中,其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示,可知(

A.粒子從KL的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功

B.粒子從LM的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功

C.粒子從KL的過(guò)程中,電勢(shì)能增加

D.粒子從LM的過(guò)程中,動(dòng)能減少

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)用圖1所示電路,測(cè)繪標(biāo)有“3.8V,0.3A”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象.除了導(dǎo)線和開關(guān)外,有以下一些器材可供選擇:

電流表:A1(量程100mA,內(nèi)阻約);A2(量程0.6A,內(nèi)阻約0.3Ω);

電壓表:V1(量程5V,內(nèi)阻約5kΩ );V2(量程15V,內(nèi)阻約15Ω );

電源:E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻為0.2Ω);E2(電動(dòng)勢(shì)為4V,內(nèi)阻約為0.04Ω).

滑動(dòng)變阻器:R1(最大阻值約為100Ω),R2(最大阻值約為10Ω),

電鍵S,導(dǎo)線若干.

1)為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表_____,電壓表_____,滑動(dòng)變阻器_____,電源_____.(填器材的符號(hào))

2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算并描繪出RU的圖象如圖2所示.由圖象可知,此燈泡在不工作時(shí),燈絲電阻為_____;當(dāng)所加電壓為3.00V時(shí),燈絲電阻為_____,燈泡實(shí)際消耗的電功率為_____

3)根據(jù)RU圖象,可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系.符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的_____

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年,雄偉的空軍飛機(jī)編隊(duì)以整齊的隊(duì)形“70”從天安門上空飛過(guò)接受檢閱,如圖所示。下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法不正確的是

A.地面上的人看到飛機(jī)飛過(guò),是以地面為參考系

B.飛行員看到天安門向后掠過(guò),是以飛機(jī)為參考系

C.以編隊(duì)中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)是靜止的

D.以編隊(duì)中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)是運(yùn)動(dòng)的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量定值電阻Rx的阻值,實(shí)驗(yàn)室提供的器材規(guī)格如下:

A.待測(cè)電阻阻值約為)

B.電流表G1量程為10mA,內(nèi)阻RG1未知

C.電流表G2量程為30mA,內(nèi)阻RG2未知

D.電阻箱最大阻值為)

E.電池阻節(jié)干電池

F.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干

該小組根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)了如圖所示的電路,實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:

a.根據(jù)電路圖,連接實(shí)驗(yàn)器材

b.先將電阻箱的阻值調(diào)到最大,然后閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,記錄電流表的示數(shù)和電流表的示數(shù),及對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值b.

多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,改變兩個(gè)電流表的示數(shù),并記錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理:以為縱坐標(biāo),以對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值R為橫坐標(biāo),描點(diǎn)連線得到如圖所示的傾斜直線

1)待測(cè)電阻______。電流表G1的內(nèi)阻RG1_____。

2)若將電流表與電阻箱串聯(lián)改裝成量程為3V的電壓表,應(yīng)將電阻箱的阻值調(diào)為__。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi),光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于BC兩點(diǎn),在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷,B點(diǎn)為AC的中點(diǎn),C點(diǎn)位于圓周最低點(diǎn),F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q套在桿上的帶負(fù)電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止開始沿桿下滑。已知重力加速度為g,A點(diǎn)距過(guò)C點(diǎn)的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為。求:

1A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;

2)小球滑至C點(diǎn)時(shí)的速度的大。

3)若以C點(diǎn)做為零電勢(shì)點(diǎn),試確定A點(diǎn)的電勢(shì)。

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