【題目】如圖直角坐標系xOy中,第Ⅰ象限內(nèi)存在場強為E,沿x軸負方向的勻強電場,第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限內(nèi)存在垂直坐標平面向里的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子,從P(l,l)處由靜止開始運動,第1次通過x軸時沿y軸負方向。不計粒子重力。求:
(1)勻強磁場的磁感應強度大。
(2)粒子第3次經(jīng)過y軸時的縱坐標;
(3)通過計算說明粒子離開P點后能否再次經(jīng)過P點。
【答案】(1);(2);(3)以后粒子的軌跡逐漸向上不會再次經(jīng)過P點,證明見解析。
【解析】
(1)設粒子經(jīng)第Ⅰ象限的電場加速后,到達y軸時的速度為,根據(jù)動能定理
①
由左手定則可以判斷,粒子向-y方向偏轉(zhuǎn),如圖所示:
由幾何關系知,粒子在磁場中運動的半徑為②
由牛頓第二定律得:
③
由①②③得:④
(2)粒子第2次經(jīng)過x軸時,速度沿+y方向,位置坐標為⑤
粒子在電場中做類平拋運動,經(jīng)歷的時間,第3次經(jīng)過y軸時,軌跡如圖
⑥
⑦
⑧
由①⑤⑥⑦⑧得
(3)粒子第2 次離開電場時,根據(jù)動能定理有:
解得,θ=45°
粒子第2次進入磁場時做圓周運動的半徑R2,根據(jù)半徑公式可得:
第三次進入電場是從坐標原點O處沿與x軸正向45°角斜向上方向。由類平拋對稱性可知,粒子運動的橫坐標為l時,縱坐標的值為2l,可知本次不會經(jīng)過P點。
粒子將從y=4l處第3次離開電場, 第3次通過磁場后從y=2l處與+x方向成45°角斜向上第4次過電場,不會經(jīng)過P點。 以后粒子的軌跡逐漸向上不會再次經(jīng)過P點。
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【題目】輕繩一端系在質(zhì)量為m的物體A上,另一端系在一個套在粗糙豎直桿MN的圓環(huán)上,F(xiàn)用水平力F拉住繩子上一點O,使物體A從圖中實線位置緩慢下降到虛線位置,但圓環(huán)仍保持在原來位置不動。則在這一過程中,環(huán)對桿的摩擦力F1和環(huán)對桿的壓力F2的變化情況是( 。
A.F1保持不變,F2逐漸增大B.F1逐漸增大,F2保持不變
C.F1逐漸減小,F2保持不變D.F1保持不變,F2逐漸減小
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【題目】下列四幅圖涉及到不同的物理知識,其中說法正確的是
A. 圖甲:原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時,運行軌道的半徑是任意的
B. 圖乙:玻爾理論指出氫原子能級是分立的,所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的
C. 圖丙:盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子
D. 圖丁:吸收光譜也是原子的特征譜線,由于原子光譜只與原子結(jié)構(gòu)有關,因此可以把某種原子的光譜當作該原子的“指紋”來進行光譜分析
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【題目】兩條足夠長的平行光滑的金屬導軌MN、PQ放在水平面上,左端向上彎曲,導軌間距為L,軌道電阻不計。水平段導軌所處空間存在方向豎直向上的勻強磁場,磁感應強度大小為B。軌道上有材料和長度相同、橫截面積不同的兩導體棒a、b,其中導體棒a的質(zhì)量為m,電阻為R,導體棒b的質(zhì)量為2m,導體棒b放置在水平導軌上,導體棒a在彎曲軌道上距水平面高度處由靜止釋放。兩導體棒在運動過程中始終不接觸,導體棒和導軌接觸良好且始終和導軌垂直,重力加速度為g。求:
(1)導體棒a剛進入磁場時,導體棒a中感應電流的瞬時電功率P;
(2)從導體棒a開始下落到最終穩(wěn)定的過程中,導體棒a上產(chǎn)生的內(nèi)能;
(3)為保證運動中兩導體棒不接觸,最初導體棒b到磁場左邊界的距離至少為多少?
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【題目】某同學利用圖甲所示的裝置設計一個“用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗。如圖中AB是水平桌面,CD是一端帶有定滑輪的長木板,在其表面不同位置固定兩個光電門,小車上固定著一擋光片。為了補償小車受到的阻力,將長木板C端適當墊高,使小車在不受牽引時沿木板勻速運動。用一根細繩一端拴住小車,另一端繞過定滑輪掛一托盤,托盤中有一砝碼調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使細繩的拉力方向與長木板的上表面平行,將小車靠近長木板的C端某位置由靜止釋放,進行實驗。剛開始時小車的總質(zhì)量遠大于托盤和砝碼的總質(zhì)量。
(1)用游標卡尺測量擋光片的寬度d,如圖乙所示,其讀數(shù)為_____cm;
(2)某次實驗,小車先后經(jīng)過光電門1和光電門2時,連接光電門的計時器顯示擋光片的擋光時間分別為t1和t2,此過程中托盤未接觸地面。已知兩個光電門中心之問的間距為L,則小車的加速度表達式a(______)(結(jié)果用字母d、t1、t2、L表示);
(3)某同學在實驗中保持小車總質(zhì)量不變,增加托盤中砝碼的個數(shù),并將托盤和砝碼的總重力當做小車所受的合力F,通過多次測量作出aF圖線,如圖丙中實線所示。試分析上部明顯偏離直線的原因是_____。
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【題目】平板電腦配置的皮套在合上時能夠使平板自動息屏,其實是“霍爾傳感器”在發(fā)揮作用。如圖所示,一塊半導體樣品放在垂直于紙面的勻強磁場中,當有恒定電流沿垂直于磁場方向通過樣品板時,在板的上下兩個面1,2之間會產(chǎn)生一個恒定的電勢差,這就是“霍爾效應”現(xiàn)象。設磁感應強度為B,樣品板的厚度為d,每個載流子所帶電量的絕對值為e,已知P型半導體形成電流的載流子為帶正電的空穴,N型半導體的載流子為帶負電的自由電子,則( )
A.若,該半導體為N型半導體
B.若,該半導體為P型半導體
C.樣品板的單位體積內(nèi)參加導電的載流子數(shù)為
D.樣品板的單位體積內(nèi)參加導電的載流子數(shù)為
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【題目】如圖所示,AB為半徑豎直放置的光滑細圓管,O為細圓管的圓心,緊靠圓管的末端B有一質(zhì)量的木板D。一質(zhì)量為的小物塊C以某一初速度從點水平拋出,恰好能沿圓管切線方向以3m/s的速度從A點進入細圓管,小物塊離開圓弧最低點B后沖上木板,C與D,D與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為,,結(jié)果C剛好沒有從D上滑下來。(g取)求:
(1)小物塊從P點水平拋出時的初速度和P。A兩點間的水平距離S;
(2)小物塊到達圓弧最低點B時對軌道的壓力;
(3)木板D的長度L。(本題結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】在我們解決物理問題的過程中經(jīng)常要用到“類比法”,這樣可以充分利用已有知識快速構(gòu)建物理模型、找到解決問題的途徑。
(1)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子在庫侖力的作用下以速度v繞原子核做勻速圓周運動,該模型。與太陽系內(nèi)行星繞太陽運轉(zhuǎn)相似,被稱為“行星模型”,如圖(1)。已知在一段時間內(nèi),電子走過的弧長為s,其速度方向改變的角度為θ(弧度)。靜電力常量為k。不考慮電子之間的相互作用,求出原子核的電荷量Q;
(2)如圖(2),用一根長為L的絕緣細線懸掛一個可看成質(zhì)點的金屬小球,質(zhì)量為m,電荷量為-q。懸點下方固定一個足夠大的水平放置的均勻帶正電的介質(zhì)平板。小球在豎直平面內(nèi)做小角度振動。已知重力加速度為g,不計空氣阻力。
a.己知忽略邊緣效應的情況下,帶電平板所產(chǎn)生的靜電場的電場線都垂直于平板,靜電場的電場力做功與路徑無關。請證明∶帶電平板所產(chǎn)生的靜電場是勻強電場;
b.在上述帶電平板附近所產(chǎn)生的靜電場場強大小為E,求:金屬小球的振動周期。
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【題目】A、B、C三點構(gòu)成等邊三角形,邊長為2cm,勻強電場方向與ABC構(gòu)成的平面的夾角為,電勢φA=φB=4V,φC=1V,下列說法正確的是( 。
A.勻強電場場強大小為200V/m
B.勻強電場場強大小為100V/m
C.將一個正電荷從A點沿直線移到C點,它的電勢能一直增大
D.將一個正電荷從A點沿直線移到B點,它的電勢能先增大后減小
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