【题目】如图所示,在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场。一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场,且在x轴上方运动的半径为R。不计重力,则( )
A.粒子经偏转一定能回到原点OB.粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1:2
C.粒子完成一次周期性运动的时间为D.粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进3R
【答案】BD
【解析】
A.根据左手定则判断可知,负电荷在第一象限和第四象限所受的洛伦兹力方向不同,粒子在第一象限沿顺时针方向旋转,而在第四象限沿逆时针方向旋转,不可能回到原点0,A不符合题意.
B.由,知粒子圆周运动的半径与B成反比,则粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1:2,B符合题意.
C.负电荷在第一象限轨迹所对应的圆心角为60°,在第一象限轨迹所对应的圆心角也为60°,粒子圆周运动的周期为,保持不变,在一个周期内,粒子在第一象限运动的时间为
t1=T=
同理,在第四象限运动的时间为
t2=T′=
完在成一次周期性运动的时间为
T′=t1+t2=
C不符合题意.
D.根据几何知识得:粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进距离为x=R+2R=3R,D符合题意.
故选BD.
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【题目】随着航空领域的发展,实现火箭回收利用,成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞,为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。该装置的主要部件有两部分:①缓冲滑块,由高强绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd;②火箭主体,包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈(图中未画出),超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用,火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度,从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时,火箭主体的速度大小为v0,经过时间t火箭着陆,速度恰好为零;线圈abcd的电阻为R,其余电阻忽略不计;ab边长为l,火箭主体质量为m,匀强磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计,求:
(1)缓冲滑块刚停止运动时,线圈ab边两端的电势差Uab;
(2)缓冲滑块刚停止运动时,火箭主体的加速度大小;
(3)火箭主体的速度从v0减到零的过程中系统产生的电能。
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【题目】如图所示,为一个实验室模拟货物传送的装置,A是一个表面绝缘质量为1kg的小车,小车置于光滑的水平面上,在小车左端放置一质量为0.1kg带电量为q=1×10C的绝缘货柜,现将一质量为0.9kg的货物放在货柜内.在传送途中有一水平电场,可以通过开关控制其有、无及方向.先产生一个方向水平向右,大小E1=3×10
N/m的电场,小车和货柜开始运动,作用时间2s后,改变电场,电场大小变为E2=1×10
N/m,方向向左,电场作用一段时间后,关闭电场,小车正好到达目的地,货物到达小车的最右端,且小车和货物的速度恰好为零.已知货柜与小车间的动摩擦因数
=0.1,(小车不带电,货柜及货物体积大小不计,g取10m/s
)求:
(1)第二次电场作用的时间;
(2)小车的长度;
(3)小车右端到达目的地的距离.
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【题目】平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力,问:
(1)粒子到达O点时速度的大小和方向;
(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。
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【题目】如图,在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E=50V,内阻r=1Ω的电源和滑动变阻器R,导轨的宽度d=0.2 m,倾角θ=37°。质量m=0.11kg的细杆ab垂直置于导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处在竖直向下的磁感应强度B=2.2T的匀强磁场中,导轨与杆的电阻不计。现调节R使杆ab静止不动。sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2。求:
(1)杆ab受到的最小安培力F1和最大安培力F2;
(2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围。
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【题目】如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,有两个质量和电荷量都相等的粒子沿ad方向射入磁场后分别从b、e两点射出,不计粒子重力。下列说法正确的是
A.两粒子都带正电
B.从e点射出的粒子速率是从b点射出粒子的两倍
C.从b点射出的粒子在磁场中运动时间较长
D.从e点射出的粒子在磁场中运动时间较长
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【题目】(9分)某物理实验小组的同学利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值。可选用的器材(代号)与规格如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);
标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);
待测电阻R1(阻值约为100Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值10Ω);
电源E(电动势约为10V,内阻r约为1Ω);
单刀单掷开关S,导线若干。
⑴要求方法简捷,并能测多组数据,请在方框中画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号。
⑵需要直接测量的物理量是 ,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1=________。
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【题目】如图所示,MN为绝缘板,CD为板上两个小孔,AO为CD的中垂线,在MN的下方有匀强磁场,方向垂直纸面向外(图中未画出),质量为m电荷量为q的粒子(不计重力)以某一速度从A点平行于MN的方向进入静电分析器,静电分析器内有均匀辐向分布的电场(电场方向指向O点),已知图中虚线圆弧的半径为R,其所在处场强大小为E,若离子恰好沿图中虚线做圆周运动后从小孔C垂直于MN进入下方磁场.
(1)求粒子运动的速度大小;
(2)粒子在磁场中运动,与MN板碰撞,碰后以原速率反弹,且碰撞时无电荷的转移,之后恰好从小孔D进入MN上方的一个三角形匀强磁场,从A点射出磁场,则三角形磁场区域最小面积为多少?MN上下两区域磁场的磁感应强度大小之比为多少?
(3)粒子从A点出发后,第一次回到A点所经过的总时间为多少?
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【题目】下图为质谱仪的工作原理示意图,一束带电粒子以一定的速度进入速度选择器,速度选择器内是相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度和电场强度的大小分别为和
,粒子通过速度选择器的狭缝
后,进入磁感应强度为
的偏转磁场,最后打在底片上
两处,测得
,不计粒子重力。由此可知
A.粒子带负电,磁感应强度垂直纸面向外B.打在
两处的粒子的比荷之比为1:2
C.打在两处的粒子的速度之比为1:2D.打在
两处的粒子在磁场中的运动时间之比为1:1
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