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如图所示,在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场,两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线,每条电场线与x轴所夹的锐角均为60°.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限,仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线,之后第二次到达x轴上的C点.求OB与BC的比值。

试题分析:质子的运动轨迹如图所示:

设质子在电场中运动的加速度为a,在A、B两点的速度分别为v0、v,经历时间为t1,作AM垂直于v0方向,BM平行于v0方向,过交点M作x轴的垂线,垂足为N,则
由几何关系        (1分)
        (1分)
由题意知v与v0的夹角为60°,根据平抛运动规律可知:
沿垂直于v0方向的位移     (1分)
沿平行于v0方向的位移           (1分)
在B点,沿垂直于v0方向的速度分量    (1分)
沿平行于v0方向的速度分量      (1分)
联立解得     (1分)
设质子从B到C经历时间为t2,作BP垂直于v方向,CP平行于v方向,根据平抛运动规律可知:
沿PC方向      (1分)
沿BP方向     (1分)
联立解得
综上可知        (2分)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上,挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发,沿挡板运动并通过p5位置。若电容器两板间的电场为匀强电场,p1、p2在电场外,间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g.
求:
(1)小滑块通过p2位置时的速度大小。
(2)电容器两极板间电场强度的取值范围。
(3)经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,K与虚线MN之间是加速电场,虚线MN与PQ之间是匀强电场,虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场,且MN、PQ与荧光屏三者互相平行,电场和磁场的方向如图所示,图中A点与O点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子从A点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=Ed,式中的d是偏转电场的宽度,磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度v0关系符合表达式v0=.若题中只有偏转电场的宽度d为已知量。
(1)画出带电粒子轨迹示意图。
(2)磁场的宽度L为多少?
(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方 向的偏转距离分别是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,AC、BD为圆的两条相互垂直的直径,圆心为O,半径为R。E、F为圆周上关于BD对称的两点,EOD=30o。将电量均为Q的两个异种点电荷分别放在E、F两点,E点放负电荷。静电力常量为K,下列说法正确的是

A.电子沿圆弧从B点运动到C点,电场力做功为零
B.电子在A点的电势能比C点小
C.A点和C点的场强相同
D.O点的场强大小为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在固定的等量异种电荷连线上,a点是连线的中点,如图所示,静止在a点的点电荷在电场力作用下向b点运动。在运动过程中,以下判定正确的是(      )
A.点电荷的速度越来越大
B.点电荷的加速度越来越小
C.点电荷的电势能越来越大
D.点电荷通过的各点电势越来越低

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动,下列说法中正确的是(  )
A.带电粒子沿电场线方向射入,电场力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加
B.带电粒子垂直于电场线方向射入,电场力对带电粒子不做功,粒子动能不变
C.带电粒子沿磁感线方向射入,洛伦兹力对带电粒子做正功,粒子动能一定增加
D.不管带电粒子怎样射入磁场,洛伦兹力对带电粒子都不做功,粒子动能不变

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,两块竖直放置的导体板间存在水平向左的匀强电场,板间距离为。有一带电量为、质量为的小球(可视为质点)以水平速度从A孔进入匀强电场,且恰好没有与右板相碰,小球最后从B孔离开匀强电场,若A、B两孔的距离为,重力加速度为,求:

(1)两板间的电场强度大小;
(2)小球从A孔进入电场时的速度;
(3)从小球进入电场到其速度达到最小值,小球电势能的变化量为多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(15分)如图所示,极板A、B、K、P连入电路,极板P、K,A、B之间分别形成电场,已知电源电动势E=300V,电源内阻不计 ,电阻R1="2000KΩ," R2=1000KΩ,A、B两极板长,间距。一个静止的带电粒子,电荷量、质量,从极板K中心经 P、K间电场加速后,进入极板A、B间电场中发生偏转。(极板间电场可视为匀强电场且不考虑极板边缘效应,不计粒子重力)求:

⑴极板P、K之间电压UPK,A、B之间电压UAB
⑵粒子刚进入偏转极板A、B时速度v0
⑶粒子通过极板A、B时发生偏转距离y

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图甲所示,两个完全相同的平行板电容器PQ和MN,板间距离为d,极板长为L,极板厚度不计。将它们置于图示方向足够大的匀强磁场中,磁感应强度为B0,两电容器极板的左端和右端分别对齐,两电容器极板所加电压值相同。一质量为m、电荷量为+q、重力不计的粒子从极板P、Q间的中轴线O1O2左边缘的O1点,以速度v0沿O1O2匀速穿过电容器PQ,经过磁场偏转后沿极板M、N的中轴线O3O4做匀速直线运动,又经过磁场回到O1点,如此循环往复。不计电容器之外的电场对粒子运动的影响。求

(1)极板P、Q,M、N间所加电压的数值U。
(2)Q板和M板间的距离x。
(3)粒子从O1点开始运动到再次回到O1点所用的时间。
(4)若撤去电容器上所加的电压,将原磁场换作按图乙规律变化的磁场,取垂直纸面向里为磁场的正方向。粒子仍从O1点沿O1O2在0时刻以速度v0进入电容器PQ,在时刻恰好从P板右边缘水平射出(为未知量)。则B1为多少?

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