(18分)如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計的微粒,從傾斜放置的平行電容器I的A板處由靜止釋放,A、B間電壓為U1。微粒經(jīng)加速后,從D板左邊緣進(jìn)入一水平放置的平行板電容器II,由C板右邊緣且平行于極板方向射出,已知電容器II的板長為板間距離的2倍。電容器右側(cè)豎直面MN與PQ之間的足夠大空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),MN與PQ之間的距離為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在微粒的運動路徑上有一厚度不計的窄塑料板(垂直紙面方向的寬度很。狈旁贛N與PQ之間,=45°。求:
(1)微粒從電容器I加速后的速度大;
(2)電容器II CD間的電壓;
(3)假設(shè)粒子與塑料板碰撞后,電量和速度大小不變、方向變化遵循光的反射定律,碰撞時間極短忽略不計,微粒在MN與PQ之間運動的時間和路程。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(17分)如圖所示,真空中的矩形abcd區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)同時存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運動;當(dāng)撤去磁場并保留電場,粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點飛離該區(qū)域。已知,忽略粒子的重力。求:
(1)帶電粒子的電荷量q與質(zhì)量m的比值;
(2)若撤去電場保留磁場,粒子離開矩形區(qū)域時的位置。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,在xoy平面內(nèi),直線MN與x軸正方向成30o角,MN下方是垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,MN與y軸正方向間存在電場強(qiáng)度E=×105N/C的勻強(qiáng)電場,其方向與y軸正方向成60o角且指向左上方,一重力不計的帶正電粒子,從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向進(jìn)入磁場,已知粒子的比荷=107C/kg,結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,試問:
(1)若測得該粒子經(jīng)過磁場的時間t1=,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(2)若測得該粒子經(jīng)過磁場的時間t1=,粒子從坐標(biāo)原點開始到第一次到達(dá)y軸正半軸的時間t
(3)若粒子的速度v0=1.0×106m/s,求粒子進(jìn)入電場后最終離開電場時的位置坐標(biāo)
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(18分)如圖所示,相距為R的兩塊平行金屬板M、 N正對著放置,S1、S2分別為M、N板上的小孔,S1、S2、O三點共線,它們的連線垂直M、N,且S2O=R.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場.D為收集板,板上各點到O點的距離以及板兩端點的距離都為2R,板兩端點的連線垂直M、N板.質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子經(jīng)S1進(jìn)入M、N間的電場后,通過S2進(jìn)入磁場.粒子在S1處的速度以及粒子所受的重力均不計.
(1)M、N間的電壓為U時,求粒子進(jìn)入磁場時速度的大小v;
(2)若粒子恰好打在收集板D的中點上,求M、N間的電壓值U0;
(3)當(dāng)M、N間的電壓不同時,粒子從S1到打在D上經(jīng)歷的時間t會不同,求
t的最小值.
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如圖所示,間距為、半徑為的內(nèi)壁光滑的圓弧固定軌道,右端通過導(dǎo)線接有阻值為的電阻,圓弧軌道處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。質(zhì)量為、電阻為、長度也為的金屬棒,從與圓心等高的處由靜止開始下滑,到達(dá)底端時,對軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻,空氣阻力忽略不計,重力加速度為。求:
(1)金屬棒到達(dá)底端時,電阻兩端的電壓多大;
(2)金屬棒從處由靜止開始下滑,到達(dá)底端的過程中,通過電阻的電量;
(3)用外力將金屬棒以恒定的速率從軌道的低端拉回與圓心等高的處的過程中,電阻產(chǎn)生的熱量。
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(18分)如圖,xoy平面內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,一個質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從坐標(biāo)原點O以速度v0沿x軸正方向開始運動。當(dāng)它經(jīng)過圖中虛線上的M(,a)點時,撤去電場,粒子繼續(xù)運動一段時間后進(jìn)入一個矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出),又從虛線上的某一位置N處沿y軸負(fù)方向運動并再次經(jīng)過M點。已知磁場方向垂直xoy平面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,不計粒子的重力。試求:
⑴電場強(qiáng)度的大。
⑵N點的坐標(biāo);
⑶矩形磁場的最小面積。
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(16分)如圖所示,在矩形ABCD區(qū)域內(nèi),對角線BD以上的區(qū)域存在有平行于AD向下的勻強(qiáng)電場,對角線BD以下的區(qū)域存在有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(圖中未標(biāo)出),矩形AD邊長為L,AB邊長為2L.一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(重力不計)以初速度v0從A點沿AB方向進(jìn)入電場,在對角線BD的中點P處進(jìn)入磁場,并從DC邊上以垂直于DC邊的速度離開磁場(圖中未畫出),求:
(1)帶電粒子經(jīng)過P點時速度v的大小和方向;
(2)電場強(qiáng)度E的大。
(3)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向.
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(10分)如圖兩根正對的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0 =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B =0.64T的勻強(qiáng)磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質(zhì)量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開始運動,當(dāng)運動至磁場的左邊界時撤去F,結(jié)果導(dǎo)體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道間的動摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計,取g=10m/s2,求:
①導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的焦耳熱
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在以原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)充滿了磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,x軸下方為一平行板電容器,其正極板與x軸重合且在O處開有小孔,兩極板間距離為,F(xiàn)有電荷量為e、質(zhì)量為m的電子在O點正下方負(fù)極板上的P點由靜止釋放。不計電子所受重力。
(1)若電子在磁場中運動一段時間后剛好從磁場的最右邊緣處返回到x軸上,求加在電容器兩極板間的電壓。
(2)將兩極板間的電壓增大到原來的4倍,先在P處釋放第一個電子,在這個電子剛到達(dá)O點時釋放第二個電子,求
①第一個電子在電場中和磁場中運動的時間之比
②第一個電子離開磁場時,第二個電子的位置坐標(biāo)。
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