【题目】在如图甲所示的平面坐标系xOy内,正方形区域(0<x<d、0 <y<d)内存在垂直xOy平面周期性变化的匀强磁场,规定图示磁场方向为正方向,磁感应强度B的变化规律如图乙所示,变化的周期T可以调节,图中B0为己知。在x=d处放置一垂直于x轴的荧光屏,质量为m、电荷量为q的带负电粒子在t=0时刻从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场,不计粒子重力。
(1)调节磁场的周期,满足T>,若粒子恰好打在屏上P(d,0)处,求粒子的速度大小v;
(2)调节磁场的周期,满足T=,若粒子恰好打在屏上Q(d,d)处,求粒子的加速度大小a;
(3)粒子速度大小为v0=时,欲使粒子垂直打到屏上,周期T应调为多大?
【答案】(1);(2)(其中 k=1,2,3……);(3)T=,其中sin=,=arcsin;sin=,=arcsin;sin=,=arcsin。
;
【解析】
(1)粒子的运动轨迹如图所示:
由洛伦兹力提供向心力,有:
qvB =m
几何关系可得:
2R1=d
联立解得:
(2)粒子的轨迹如图所示:
由几何关系可得:
,其中 k=1、2、3……
;
可得:
而
联立可得:
,其中k=1,2,3……
(3)洛伦兹力提供向心力,有:
qvB=m;
;
粒子运动轨迹如图所示,
在每个磁感应强度变化的周期内,粒子在图示A、B两个位置可能垂直击中屏,且满足要求0<<。
设粒子运动的周期为T′,由题意得:
;
设经历完整TB的个数为n (n = 0,1,2,3……)
(I)若粒子运动至A点击中屏,据题意由几何关系得:
R+2(R+Rsin)n=d
当 n=0、 1时无解;
当 n=2时,sin=,=arcsin;
n>2时无解。
(II)若粒子运动至B点击中屏,据题意由几何关系得:
R+2Rsin+2(R+Rsin)n=d
当n=0时无解。
n=1时,sin=,=arcsin;
n=2时:sin=,=arcsin;
n>2 时无解
综合得:
T= ;
其中sin=,=arcsin;sin=,=arcsin;sin=,=arcsin。
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在上海世博会上,拉脱维亚馆的风洞飞行表演,令参观者大开眼界若风洞内总的向上的风速风量保持不变,让质量为m的表演者通过调整身姿,可改变所受的向上的风力大小,以获得不同的运动效果,假设人体受风力大小与正对面积成正比,已知水平横躺时受风力面积最大,且人体站立时受风力面积为水平横躺时受风力面积的1/8,风洞内人体可上下移动的空间总高度为H.开始时,若人体与竖直方向成一定角度倾斜时,受风力有效面积是最大值的一半,恰好可以静止或匀速漂移;后来,人从最高点A开始,先以向下的最大加速度匀加速下落,经过某处B后,再以向上的最大加速度匀减速下落,刚好能在最低点C处减速为零,则以下说法正确的有( )
A. 由A至C全过程表演者克服风力做的功为mgH
B. 表演者向上的最大加速度是 g
C. 表演者向下的最大加速度是
D. B点的高度是
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】按照我国整个月球探测活动的计划,在第一步“绕月”工程圆满完成各项门标和科学探测任务后,第二步“落月”工程也已在2013年以前完成。假设月球半径为R。月球表面的重力加速度为g0,飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动,到达A点时,点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ;到达轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入月球近月圆轨道III绕月球做圆周运动。下列判断正确的是( )
A.飞船在轨道Ⅰ上的运行速率为
B.飞船在A点处点火变轨时,动能增大
C.飞船从A到B运行的过程中机械能增大
D.飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,质量m1=1kg的木板静止在倾角为θ=30°足够长的、固定的光滑斜面上,木板下端上表而与半径R=m的固定的光滑圆弧轨道相切圆弧轨道最高点B与圆心O等高.一质量m2=2kg、可视为质点的小滑块以v0=15m/s的初速度从长木板顶端沿木板滑下已知滑块与木板之间的动摩擦因数u=,木板每次撞击圆弧轨道时都会立即停下而不反弹,最终滑未从木板上端滑出,取重力加速度g=10m/s2.求
(1)滑块离开圆弧轨道B点后上升的最大高度;
(2)木板的最小长度;
(3)木板与圆弧轨道第二次碰撞时损失的机械能。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,用隔板将一密闭绝热气缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个气缸,该过程气体的内能_________(选填“增大” “减小”隔板或“不变”);待气体状态达到稳定后,缓慢推压活塞至原隔板处,该过程中,气体温度_________(选填“升高” “降低" 或“不变”)。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图,虚线圆是正点电荷O周围的两个等势面。检验电荷a、b,仅在电场力的作用下,分别由M点沿图中实线运动到N点,经过N点时,a、b的速率相等,以下判断正确的是( )
A.a带正电B.在M点时,a、b的速率可能相等
C.M点电势比N点的低D.a在M点的电势能比在N点大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示的坐标系xOy中,第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B0,第二象限存在沿y轴负方向的匀强电场,x轴下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度未知。一带正电粒子从A(d,0)点以初速度v0开始运动,初速度方向与x轴负方向夹角θ=,粒子到达y轴时速度方向与y轴垂直,粒子经过电场区域、x轴下方磁场区域恰好回到A点,且速度方向与初速度方向相同。粒子重力不计,sin=0.8,cos=0.6,求:
(1)粒子的比荷;
(2)匀强电场的电场强度;
(3)x轴下方磁场的磁感应强度B。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】科幻电影《流浪地球》中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事。地球流浪途中在接近木星时被木星吸引,当地球快要撞击木星的危险时刻,点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球。若逃逸前,地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且航天器在地球表面的重力为G1,在木星表面的重力为G2;地球与木星均可视为球体,其半径分别为R1、R2,则下列说法正确的是( )
A. 地球逃逸前,发射的航天器逃出太阳系的最小速度为
B. 木星与地球的第一宇宙速度之比为
C. 地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
D. 地球与木星的质量之比为
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,在竖直直角坐标系内,轴下方区域I存在场强大小为E、方向沿y轴正方向的匀强电场,轴上方区域Ⅱ存在方向沿轴正方向的匀强电场。已知图中点D的坐标为(),虚线轴。两固定平行绝缘挡板AB、DC间距为3L,OC在轴上,AB、OC板平面垂直纸面,点B在y轴上。一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从D点由静止开始向上运动,通过轴后不与AB碰撞,恰好到达B点,已知AB=14L,OC=13L。
(1)求区域Ⅱ的场强大小以及粒子从D点运动到B点所用的时间;
(2)改变该粒子的初位置,粒子从GD上某点M由静止开始向上运动,通过轴后第一次与AB相碰前瞬间动能恰好最大。
①求此最大动能以及M点与轴间的距离;
②若粒子与AB、OC碰撞前后均无动能损失(碰后水平方向速度不变,竖直方向速度大小不变,方向相反),求粒子通过y轴时的位置与O点的距离y2。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com