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如图a所示,水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过后,电荷以的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻).计算结果可用π表示。

(1)求O点与直线MN之间的电势差;

(2)求图b时刻电荷与O点的水平距离;

(3)如果在O点右方d=67.5cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间。


 (1)电荷在电场中做匀加速直线运动,由动能定理uq=------------------------(2分)

u=---------------------(2分)

(2)当磁场垂直纸面向外时,设电荷运动的半径为

----------------------------------------------------------------(1分)

周期--------------------------------------------------------------------------------(1分)

当磁场垂直纸面向里时,电荷运动的半径为:

 ,--------------------------------------------------------------------------------------------------------(1分)

周期---------------------------------------------------------------------------------------(1分)

故电荷从t=0时刻开始做周期性运动,其运动轨迹如图甲所示

时刻电荷与O点的水平距离

   --------------------------------------------------------------------------------------------(3分)                  

(3)电荷第一次通过MN开始,其运动的周期----------------------(1分)

根据电荷的运动情况可知,电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个,--------(1分)

此时电荷沿MN运动的距离--------------------------------------------------------(1分)

则最后7.5cm的距离如图乙所示,有:---------------------------(1分)

解得:---------------------------------------------------------------------------------------(1分)

故电荷运动的总时间或(553π/45)×10-5s   或(12π+13π/45)×10-5s---------------------------------------------------------------------------------------------------------(2分)

 



练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:


为了探究机械能守恒定律,岳口高中的金金设计了如图甲所示的实验装置,并提供了如下的实验器材:

A.小车                      B.钩码                              C.一端带滑轮的木板

D.细线                      E.电火花计时器                F.纸带

G.毫米刻度尺            H.低压交流电源               I.220V的交流电源

⑴根据上述实验装置和提供的实验器材,你认为实验中不需要的器材是           (填写器材序号),还应补充的器材是           

⑵实验中得到了一条纸带如图乙所示,选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0~6),测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为,打点周期为T.则打点2时小车的速度=              ;若测得小车质量为M、钩码质量为m,打点1和点5时小车的速度分别用表示,已知重力加速度为g,则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为                               

⑶在实验数据处理时,如果以为纵轴,以d为横轴,根据实验数据绘出图象,其图线的斜率表示的物理量的表达式为___________.

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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,质量M=40 g的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点,水平轻质弹簧一端拴在固定挡板P上,另一端与靶盒A连接.Q处有一固定的发射器B,它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50 m/s,质量m=10 g的弹丸.当弹丸打入靶盒A后,便留在盒内.碰撞时间极短,不计空气阻力.求:弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为多少?

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如图,光滑水平直轨道上有三个质童均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质最不计).设A以速度朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,

(i) 整个系统s损失的机械能;

(ii) 弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

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科目:高中物理 来源: 题型:


两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。则

A.释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度g

B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为ba

C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为

D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

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下列说法正确的是 (填入正确选项前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。

A.若氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应,则从激发态n=2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应

B.卢瑟福用粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型

C.任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒

D.光子除了具有能量外还具有动量

E.玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点,成功地解释了原子光谱的实验规律,和现代量子理论是一致的

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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,甲为一台小型发电机构造示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。发电机线圈内阻为1 Ω,外接灯泡的电阻为9 Ω,则

A.电压表的示数为6V

B.发电机的输出功率为4W

C.在l.0×10-2s时刻,穿过线圈的磁通量最大

D.在0.5×10-2s时刻,穿过线圈的磁通量变化率最大

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科目:高中物理 来源: 题型:


在直角坐标系xOy中,第一象限内存在沿y轴负方向的有界电场,其中的两条边界分别与Ox、Oy重合,电场强度大小为E。在第二象限内有垂直纸面向外的有界磁场(图中未画出),磁场边界为矩形,其中的一个边界与y轴重合,磁感应强度的大小为B。一质量为m,电量为q的正离子,从电场中P点以某初速度沿-x方向开始运动,经过坐标(0,L)的Q点时,速度大小为,方向与-y方向成30°,经磁场偏转后能够返回电场,离子重力不计。求:

(1)正离子在P点的初速度;

(2)矩形磁场的最小面积;

(3)离子在返回电场前运动的最长时间。

 


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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面,放置在坐标y=-2.2R的位置。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x正方向射入区域Ⅰ,当区域Ⅱ内无磁场时,粒子全部打在荧光屏上坐标为(0,-2.2R)的M点,且此时,若将荧光屏沿y轴负方向平移,粒子打在荧光屏上的位置不变。若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2,上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,则粒子全部打在荧光屏上坐标为(0.4R,-2.2R)的 N点。求:

(1)打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。

(2)在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。

(3)若将区域Ⅱ中的磁场撤去,换成平行于x轴的匀强电场,仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点,则电场的场强为多大?

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