【題目】如圖所示,在xoy平面內(nèi),有一以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、R為半徑的圓形區(qū)圓周與坐標(biāo)軸分別交于a、b、c、d點(diǎn)。x軸下方圓弧bd與b′d′是兩個(gè)半圓形同心圓弧,bd和b′d′之間的區(qū)域內(nèi)分布著輻射狀的電場(chǎng),電場(chǎng)方向指向原點(diǎn)O,其間的電勢(shì)差為U;x軸上方圓周外區(qū)域,存在著上邊界為y=2R的垂直紙面向里的足夠大勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓周內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)。圓弧b′d′上均勻分布著質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,它們被輻射狀的電場(chǎng)由靜止加速后通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,并進(jìn)入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力以及粒子之間的相互作用,不考慮粒子從磁場(chǎng)返回圓形區(qū)域邊界后的運(yùn)動(dòng)。
(1)粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多大?
(2)若從a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子不能從磁場(chǎng)上邊界射出磁場(chǎng),則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?
(3要使粒子能夠垂直于磁場(chǎng)上邊界射出磁場(chǎng),求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值B0;并求出此時(shí)從磁場(chǎng)上邊界垂直射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(4)當(dāng)磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為第(3)問(wèn)中B0的倍時(shí),求能從磁場(chǎng)上邊界射出粒子的邊界寬度。
【答案】(1) ;
(2) ;
(3),;
(4).
【解析】
⑴設(shè)粒子被電場(chǎng)加速后速度為v,由動(dòng)能定理得:
①
粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后在圓形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:②
得:③
⑵粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)軌道半徑為r0。從a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子不能從磁場(chǎng)上邊界射出磁場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足:④
由⑤
得:⑥
⑶垂直磁場(chǎng)上邊界射出的粒子的圓心O必在磁場(chǎng)上邊界上,設(shè)該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,滿(mǎn)足磁感應(yīng)強(qiáng)度有最大值,即r有最小值。又因?yàn)?/span>
⑦
當(dāng)r有最小值時(shí),OO取最小值,OO最小值為O點(diǎn)到磁場(chǎng)上邊界的距離2R
故:⑧
由以上各式可得:⑨
設(shè)此時(shí)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為θ
則故
由于帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期:
⑩
此時(shí)垂直于磁場(chǎng)上邊界射出磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
⑷當(dāng)B=時(shí),帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑
由幾何知識(shí)可知,當(dāng)粒子從d點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng),粒子從磁場(chǎng)上邊界射出點(diǎn),為粒子能夠到達(dá)的上邊界的最右端。設(shè)粒子能夠到達(dá)的上邊界的最右端距y軸的距離為x1
得:
當(dāng)粒子與磁場(chǎng)上邊界相切時(shí),切點(diǎn)為粒子能夠到達(dá)的上邊界的最左端。設(shè)粒子能夠到達(dá)的上邊界的最左端距y軸的距離為x2
得:
粒子能從磁場(chǎng)上邊界射出粒子的邊界寬度:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,示數(shù)如圖甲所示,該擺球的直徑________
(2)接著測(cè)量了擺線(xiàn)的長(zhǎng)度為。,實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測(cè)得擺線(xiàn)的拉力隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,寫(xiě)出重力加速度與、、的關(guān)系式:________。
(3)某小組改變擺線(xiàn)長(zhǎng)度,測(cè)量了多組數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),甲同學(xué)把擺線(xiàn)長(zhǎng)作為擺長(zhǎng),直接利用公式求出各組重力加速度值再求出平均值:乙同學(xué)作出圖像后求出斜率,然后算出重力加速度。兩同學(xué)處理數(shù)據(jù)的方法對(duì)結(jié)果的影響是:甲________,乙________。(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑的水平桌面上有一個(gè)內(nèi)壁光滑的直線(xiàn)槽子,質(zhì)量相等的A、B兩球之間由一根長(zhǎng)為L且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,A球始終在槽內(nèi),其直徑略小于槽的直徑,B球放在水平桌面上。開(kāi)始時(shí)刻A、B兩球的位置連線(xiàn)垂直于槽,相距,某給B球一個(gè)平行于槽的速度v0,關(guān)于兩球以后的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是
A. 繩子拉直前后,A、B兩球組成的系統(tǒng)在平行于槽的方向動(dòng)量守恒
B. 繩子拉直后,A、B兩球?qū)⒁韵嗤乃俣绕叫杏谙嗟姆较蜻\(yùn)動(dòng)
C. 繩子拉直的瞬間,B球的機(jī)械能的減少量等于A球機(jī)被能的增加量
D. 繩子拉直的瞬間,B球的機(jī)械能的減少量小于A球機(jī)械能的增加量
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,a、b兩個(gè)閉合正方形線(xiàn)圈用同樣的導(dǎo)線(xiàn)制成,匝數(shù)均為10匝,邊長(zhǎng)la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,不考慮線(xiàn)圈之間的相互影響,則( )
A. 兩線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B. a、b線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9∶1
C. a、b線(xiàn)圈中感應(yīng)電流之比為3∶4
D. a、b線(xiàn)圈中電功率之比為3∶1
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】邊長(zhǎng)為d的正方體透明介質(zhì)置于真空中,其橫截面ABCD如圖所示。有兩束平行光I、Ⅱ分別從上表面的A點(diǎn)和AB的中點(diǎn)沿與水平方向成30°角同時(shí)斜射入介質(zhì)中,兩種光在界面上折射后恰好相交于正方體底面的C點(diǎn)處。已知真空中光速為c,求:
(1)介質(zhì)對(duì)光I、Ⅱ的折射率;
(2)光I、Ⅱ到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間差。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,R是一個(gè)滑動(dòng)變阻器,M、N為水平正對(duì)放置的兩塊平行金屬板,兩板間帶電微粒Q處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 若只減小M、N兩金屬板的間距,則有向左的電流通過(guò)電阻R
B. 若只減小M、N兩金屬板的間距,Q將向下運(yùn)動(dòng)
C. 若只將滑動(dòng)變阻器滑片由中間滑到最左端,Q將向下運(yùn)動(dòng)
D. 若只在緊貼N板內(nèi)側(cè)插入一塊一定厚度的金屬片,Q將向上運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,斜面體ABC放在粗糙的水平地面上,滑塊在斜面地端以初速度,沿斜面上滑。斜面傾角,滑塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)。整個(gè)過(guò)程斜面體保持靜止不動(dòng),已知小滑塊的質(zhì)量m=1kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2。試求:
(1)若,,求滑塊從C點(diǎn)開(kāi)始在2s內(nèi)的位移。
(2)若,,求滑塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一電阻接到方波交流電源上,在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方;若該電阻接到正弦交變電源上,在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值為u0,周期為T,如圖所示。則Q方: Q正等于
A.
B.
C. 1:2
D. 2:1
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 kΩ,電阻R1=9.0 kΩ,為了方便讀數(shù)和作圖,給電池串聯(lián)一個(gè)R0=3.0 Ω的電阻。
①按圖示電路進(jìn)行連接后,發(fā)現(xiàn)、和三條導(dǎo)線(xiàn)中,混進(jìn)了一條內(nèi)部斷開(kāi)的導(dǎo)線(xiàn)。為了確定哪一條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部是斷開(kāi)的,將電建S閉合,用多用電表的電壓擋先測(cè)量a、間電壓,讀數(shù)不為零,再測(cè)量、間電壓,若讀數(shù)不為零,則一定是________導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi);若讀數(shù)為零,則一定是___________導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi)。
②排除故障后,該小組順利完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多次改變滑動(dòng)變阻器觸頭位置,得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù),作出圖象如右圖。由I1–I2圖象得到電池的電動(dòng)勢(shì)E=_________V,內(nèi)阻r=__________Ω。
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