(20分)如图所示,一质量为m、电荷量为q、重力不计的微粒,从倾斜放置的平行电容器I的A板处由静止释放,A、B间电压为U1。微粒经加速后,从D板左边缘进入一水平放置的平行板电容器II,由C板右边缘且平行于极板方向射出,已知电容器II的板长为板间距离的2倍。电容器右侧竖直面MN与PQ之间的足够大空间中存在着水平向右的匀强磁场(图中未画出),MN与PQ之间的距离为L,磁感应强度大小为B,在微粒的运动路径上有一厚度不计的窄塑料板(垂直纸面方向的宽度很小),斜放在MN与PQ之间,=45°。求:
(1)微粒从电容器I加速后的速度大小;
(2)电容器IICD间的电压;
(3)假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。
(1) (2) (3) ;
解析试题分析:(1)在电容器I中,由动能定律得: (2分)
解得: (1分)
(2)粒子进入电容器II做类斜抛运动。设微粒进入电容器II时的速度方向与水平方向的夹角为,板间距d,运动时间为t,则沿板方向: (2分)
垂直板方向: (2分)
离开板间时垂直板方向速度减为零即: (1分)
解得: (1分) (1分)
(3)微粒进入磁场后速度平行于磁场方向,做匀速直线运动;第一次碰板后速度垂直于磁场方向做匀速圆周运动;二次碰板后做匀速直线运动。
微粒进入磁场的速度: (2分)
微粒做匀速圆周运动: (1分)
(1分)
解得: (1分) (1分)
微粒在MN和PQ间的运动路程 (2分)
运动时间: (2分)
考点:本题考查了带电粒子在电场、磁场中的直线运动、抛体运动以及匀速圆周运动的规律和相关计算,具有较强的综合性。
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(14分)如图,从阴极K发射的热电子,重力和初速均不计,通过加速电场后,沿图示虚线垂直射入匀强磁场区,磁场区域足够长,宽度为L=2.5cm。已知加速电压为U=182V,磁感应强度B=9.1×10-4T,电子的电量,电子质量。求:
(1)电子在磁场中的运动半径R
(2)电子在磁场中运动的时间t(结果保留)
(3)若加速电压大小可以改变,其他条件不变,为使电子在磁场中的运动时间最长,加速电压U应满足什么条件?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分) 如图,左边矩形区域内,有场强为E0的竖直向下的匀强电场和磁感应强度为B0的垂直纸面向里的匀强磁场,电荷量为q、质量不同的带正电的粒子(不计重力),沿图中左侧的水平中线射入,并水平穿过该区域,再垂直射入右边磁感应强度为B的匀强磁场区域,该区域磁场边界为AA/、BB/,方向垂直纸面向外,左右宽为a,上下足够长。
(1)求带电粒子速度的大小v;
(2)如果带电粒子都能从AA/边界垂直进入后又返回到AA/边界,则带电粒子的质量在什么范围?
(3)如果带电粒子能与BB/边界成600角射出磁场区域(该点未画出),则该带点粒子的质量是多少?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图a所示,竖直直线MN左方有水平向右的匀强电场,现将一重力不计,比荷的正电荷置于电场中O点由静止释放,经过后,电荷以v0=1.5×104m/s的速度通过MN进入其右方的匀强磁场,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,忽略磁场变化带来的影响)。求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)图b中时刻电荷与O点的竖直距离r。
(3)如图在O点下方d=39.5cm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要的时间。(结果保留2位有效数字)
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板,接在电压为U的电源上。在A板的中央P点放置一个电子发射源。可以向各个方向释放电子,射出的初速度为v,电子打在B板上的区域面积为S,(不计电子的重力),试求电子的比荷
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(17 分)如图所示的坐标系xOy中,x<0, y>0的区域内有沿x轴正方向的匀强电场,的区域内有垂直于xOy坐标平面向外的匀强磁场,X轴上A点坐标为(-L,0),Y轴上B点的坐标为(0,)。有一个带正电的粒子从A点以初速度vA沿y轴正方向射入匀强电场区域,经过B点进入匀强磁场区域,然后经x轴上的C点 (图中未画出)运动到坐标原点O。不计重力。求:
(1)粒子在B点的速度vB是多大?
(2)C点与O点的距离xc是多大?
(3)匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度的比值是多大?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(12分)一荷质比为的带电粒子经一电场U=150V加速进入到一只有左边界的匀强磁场中,已知匀强磁场的磁感应强度为B="0.1T" 求:
(1)粒子离开电场时的速度
(2)粒子离开磁场左边界的位置距离进入点的长度
(3)粒子在磁场中运动的时间
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)光滑的平行金属导轨长L=2 m,两导轨间距d=0.5 m,轨道平面与水平面的夹角θ=30°,导轨上端接一阻值为R=0.6 Ω的电阻,轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B=1 T,如图所示.有一质量m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab,放在导轨最上端,其余部分电阻不计.已知棒ab从轨道最上端由静止开始下滑到最底端脱离轨道的过程中,电阻R上产生的热量Q1=0.6 J,取g=10 m/s2,试求:
(1)当棒的速度v=2 m/s时,电阻R两端的电压;
(2)棒下滑到轨道最底端时速度的大小;
(3)棒下滑到轨道最底端时加速度a的大小.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
两根平行金属导轨固定倾斜放置,与水平面夹角为37°,相距d="0.5" m,a、b间接一个电阻R,R="1.5" Ω.在导轨上c、d两点处放一根质量m=0.05 kg的金属棒,bc长L="1" m,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.金属棒在导轨间的电阻r="0.5" Ω,金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑,如图所示.在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场,磁场随时间的变化关系如图所示,重力加速度g=" 10" m/s2.可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,(sin37°=0.6,cos 37° =0.8).求:
(1)0~1.0 s内回路中产生的感应电动势大小;
(2)t=0时刻,金属棒所受的安培力大小;
(3)在磁场变化的全过程中,若金属棒始终没有离开木桩而上滑,则图4中t0的最大值;
(4)通过计算在图6中画出0~t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象.
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