【題目】如圖所示,在坐標系的第二象限內(nèi)有沿y軸負方向的勻強電場,電場強度大小為,在第三象限內(nèi)有磁感應強度的勻強磁場Ⅰ,在第四象限內(nèi)有磁感應強度的勻強磁場Ⅱ,磁場Ⅰ,Ⅱ的方向均垂直于紙面向里。質(zhì)量為m、電荷量為的粒子從點處以初速度沿垂直于y軸的方向進入第二象限的勻強電場,然后先后穿過x軸和y軸進人磁場Ⅰ和磁場Ⅱ,不計粒子的重力和空氣阻力。求:
(1)粒子由電場進入磁場Ⅰ時在x軸上的位置坐標;
(2)粒子從出發(fā)到第2次經(jīng)過y軸所需要的時間t;
(3)粒子從磁場Ⅰ進入磁場Ⅱ經(jīng)過y軸的位置坐標和粒子從磁場Ⅱ進入磁場Ⅰ經(jīng)過y軸的位置坐標.
【答案】(1) (2) (3) ,其中n=1,2,3…;,其中n=0,1,2,3….
【解析】
(1)由題意知粒子在電場中做類平拋運動,沿電場方向:
代入題干已知量解得:
所以水平向左位移大小為:
則粒子由電場進入磁場Ⅰ時在x軸上的位置坐標為
(2)粒子在電場中運動,進入磁場Ⅰ時,沿電場方向的速度為:
解得:
所以粒子速度為:
v與x軸負方向間夾角為θ,有:
所以;粒子在磁場Ⅰ中做圓周運動,洛倫茲力提供向心力:
解得:
做出粒子運動軌跡如圖所示:
由幾何知識可知,圓心恰好在y軸上,距O點的距離:
粒子在磁場Ⅱ中做圓周運動,洛倫茲力提供向心力得:
解得:
則粒子由磁場Ⅰ和磁場Ⅱ經(jīng)y軸時速度方向與x軸平行,在磁場Ⅰ中偏轉(zhuǎn)角度為,在磁場Ⅱ中偏轉(zhuǎn)角度為.則粒子從出發(fā)到第2次經(jīng)過y軸所需要的時間為:
解得:
(3)根據(jù)粒子運動軌跡,由幾何關系可知粒子從磁場Ⅰ進入磁場Ⅱ經(jīng)過y軸,第一個點離原點的距離為:
其它各個點由y1點依次向y軸負方向移動距離為:
則粒子從磁場Ⅰ進入磁場Ⅱ經(jīng)過y軸的位置坐標為:
,其中n=1,2,3…
同理粒子從磁場Ⅱ進入磁場Ⅰ經(jīng)過y軸,第一個點在y軸的坐標為:
其它各個點由點依次向y軸負方向移動距離為:
則粒子從磁場Ⅱ進入磁場Ⅰ經(jīng)過y軸的位置坐標為:
,其中n=0,1,2,3…
答:(1)粒子由電場進入磁場Ⅰ時在x軸上的位置坐標;
(2)粒子從出發(fā)到第2次經(jīng)過y軸所需要的時間;
(3)粒子從磁場Ⅰ進入磁場Ⅱ經(jīng)過y軸的位置坐標,其中n=1,2,3…和粒子從磁場Ⅱ進入磁場Ⅰ經(jīng)過y軸的位置坐標,其中n=0,1,2,3….
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【題目】如圖所示虛線為某電場中間距相等且平行的等勢面,實線是垂直等勢面的一條直線,其中A的電勢為2V,一電子僅在靜電力的作用下運動,經(jīng)過O、C等勢面時的動能分別為10eV和4eV,已知每個間距大小為2cm,則下列說中正確的是( )
A.此電場的電場強度的大小為100V/m,向從0點指向D點
B.等勢面B點的電勢為零
C.電子不可能到達D等勢面
D.電子運動到某一位置, 其電勢能變?yōu)?/span>-2eV時,它的動能應8eV
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【題目】(1)在“測定金屬的電阻率”實驗中,用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,如圖甲所示的讀數(shù)是___________mm。
(2)如圖乙所示的裝置為多用電表的內(nèi)部簡易電路圖,虛線框內(nèi)為換擋開關,A端和B端分別與兩表筆相連。此多用電表有5個擋位,分別為:直流電流1mA擋和10mA擋、直流電壓2.5V擋和10V擋、歐姆×10Ω擋。則圖乙中的A端與_____(填“紅色”或“黑色”)表筆相連接;若換擋開關與“2”連接,則多用電表選擇_______擋(填“1mA”、“10mA”、“2.5V”或“10V”)。
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【題目】電動自行車是一種應用廣泛的交通工具,其速度控制是通過轉(zhuǎn)動右把手實現(xiàn)的,這種轉(zhuǎn)動把手稱“霍爾轉(zhuǎn)把”,屬于傳感器非接觸控制。轉(zhuǎn)把內(nèi)部有水久磁鐵和霍爾器件等,截面如圖甲。開啟電源時,在霍爾器件的上下面之間加一定的電壓,形成電流,如圖乙。轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動永久磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動,霍爾器件能輸出控制車速的電勢差,已知電勢差與車速關系如圖丙,圖像關于y軸對稱,以下關于“霍爾轉(zhuǎn)把”敘述錯誤的是( )
A.為提高控制的靈敏度,永久磁鐵的上下端分別為N、S極
B.按圖甲順時針轉(zhuǎn)動把手,車速變快
C.圖乙中霍爾器件只能從前后表面輸出控制車速的電勢差
D.若霍爾器件的上下面之間所加電壓正負極性對調(diào),則會影響車速控制
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【題目】如圖所示,在的豎直勻強電場中,有一光滑半圓形絕緣軌道與一水平絕緣軌道在N點平滑相接,半圓形軌道平面與電場線平行,其半徑,N為半圓形軌通最低點,P為圓弧的中點,一帶負電的小滑塊質(zhì)量,與水平軌道間的動摩擦因數(shù),位于N點右側(cè)1.5m的M處,g取,求:
(1)小滑塊從M點到Q點重力和電場力分別做的功;
(2)要使小滑塊恰能運動到半圓形軌道的最高點Q,則小滑塊應以多大的初速度向左運動?
(3)在第(2)問的情況下,小滑塊通過P點時對軌道的壓力是多大?
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【題目】如圖所示,為某種透明介質(zhì)的截面圖,是半徑為R的四分之一圓弧,是一個正方形,為足夠大的水平屏幕并緊始介質(zhì)的底面,由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心O,該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為,,設光在真空中的速度為c,求:
(1)紅光在介質(zhì)中的傳播速度。
(2)若時,光在屏幕上出現(xiàn)了兩個亮斑,則這兩個亮斑之間的距離為多少。
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【題目】在做“研究平拋物體的運動”實驗時,實驗裝置如圖所示,先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平,在一塊平整的木板表面釘上復寫紙和白紙,并將該木板豎直立于槽口附近處(木板平面與斜槽所在豎直平面垂直),使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A;將木板向遠離槽口方向分別平移距離x、2x, 再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球分別撞在木板上得到痕跡B點、C點。若木板每次移動距離x=8. 00cm, 測得A點、B點間距離y1=5.78cm,B點、C點間距離y2=15. 58 cm。取重力加速度g=9.8m/s2。
(1)為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放?___________。
(2)在平拋運動過程中,小球從A點運動到B點需要______s的時間。
(3)小球初速度的測量值為______m/s。(保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】根據(jù)電、磁場對運動電荷的作用規(guī)律我們知道,電場可以使帶電粒子加(或減)速,磁場可以控制帶電粒子的運動方向.回旋加速器,圖示的質(zhì)譜儀都是利用以上原理制造出來的高科技設備,如圖中的質(zhì)譜儀是把從S1出來的帶電量相同的粒子先經(jīng)過電壓U使之加速,然后再讓他們進入偏轉(zhuǎn)磁場B,這樣質(zhì)量不同的粒子就會在磁場中分離.下述關于回旋加速器,質(zhì)譜儀的說法中錯誤的是
A. 經(jīng)過回旋加速器加速的同種帶電粒子,其最終速度大小與高頻交流電的電壓無關
B. 經(jīng)過回旋加速器加速的同種帶電粒子,其最終速度大小與D型盒上所加磁場強弱有關
C. 圖示質(zhì)譜儀中,在磁場中運動半徑大的粒子,其質(zhì)量也大.
D. 圖示質(zhì)譜儀中,在磁場中運動半徑大的粒子,其電荷量也大.
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【題目】如圖所示,真空室中電極K發(fā)出的電子(初速度不計)經(jīng)過電勢差為U1的加速電場加速后,沿兩水平金屬板C、D間的中心線射入兩板間偏轉(zhuǎn)電場,最后打在熒光屏上。C、D兩板間的電勢差UCD隨時間變化的圖象如圖所示,設C、D間的電場可看作勻強電場,且兩板外無電場。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e(重力不計),C、D極板長為L,板間距離為d,偏轉(zhuǎn)電壓U2,熒光屏距C、D右端的距離為L/6,所有電子都能通過偏轉(zhuǎn)電極。
(1)求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的時間t0
(2)若UCD的周期T=t0,求熒光屏上電子能夠到達的區(qū)域的長度
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