【題目】如圖所示的平行板器件中,存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.20T,方向垂直紙面向里,電場(chǎng)強(qiáng)度E1=1.0×105V/m,PQ為板間中線。緊靠平行板右側(cè)邊緣坐標(biāo)系的第一象限內(nèi),有一邊界AO、與軸的夾角∠=450,該邊界線的上方有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.25T,邊界線的下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E2=5.0×105V/m。一束帶電荷量q=8.0×10-19C、質(zhì)量m=8.0×10-26Kg的正離子從P點(diǎn)射入平行板間,沿中線PQ做直線運(yùn)動(dòng),穿出平行板后從軸上坐標(biāo)為(0,0.4 m)的Q點(diǎn)垂直軸射入磁場(chǎng)區(qū),多次穿越邊界線OA。離子重力不計(jì),求:
(1)離子在平行板間運(yùn)動(dòng)的速度;
(2)離子進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r;
(3)研究離子運(yùn)動(dòng)的軌跡,試求出離子從進(jìn)入磁場(chǎng)到第二次穿越邊界線OA所需的時(shí)間;
(4)離子第四次穿越邊界線OA的位置坐標(biāo)。
【答案】(1)(2)0.2m(3)(4)
【解析】
試題分析:(1)離子做直線運(yùn)動(dòng),,解得
(2)離子進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),
得m
(3)離子軌跡如圖,交OA邊界C點(diǎn),由幾何關(guān)系證明知,圓弧對(duì)應(yīng)圓心角900,
運(yùn)動(dòng)時(shí)間
離子過C點(diǎn)速度方向豎直向下,平行于電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),
加速度
返回邊界上的C點(diǎn)時(shí)間t2,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知
所以離子從進(jìn)入磁場(chǎng)到第二次穿越邊界0A所用時(shí)間
(4)離子第二次穿越邊界線OA的位置C點(diǎn)的坐標(biāo)為,則
離子從C點(diǎn)以豎直向上的速度垂直進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),恰好完成圓弧,如圖,后以水平向右的速度從D點(diǎn)離開磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng),離子第三次穿越邊界OA,設(shè)D點(diǎn)坐標(biāo)為,由幾何關(guān)系得,
離子垂直進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),垂直電場(chǎng)線位移為x,沿電場(chǎng)線位移y,
解得,
所以第四次穿越邊界的E點(diǎn),坐標(biāo)由幾何關(guān)系得
即位置坐標(biāo)為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,在xOy直角坐標(biāo)系中,在第三象限有一平行x軸放置的平行板電容器,板間電壓U=1×102V。現(xiàn)有一質(zhì)量m=1.0×10-12kg,帶電荷量q=2.0×10-10C的帶正電的粒子(不計(jì)重力),從下極板處由靜止開始經(jīng)電場(chǎng)加速后通過上板上的小孔,垂直x軸從A點(diǎn)進(jìn)入第二象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T。粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過四分之一圓周后又從B點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第一象限,第一象限中有平行于y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,粒子隨后經(jīng)過x軸上的C點(diǎn),已知OC=1 m。求:
(1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r;
(2)第一象限中勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( )
A.物體在恒力作用下一定做直線運(yùn)動(dòng)
B.物體在變力作用下一定做曲線運(yùn)動(dòng)
C.物體的速度方向與合外力方向不在同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)
D.加速度不為零且保持不變的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】根據(jù)閉合電路歐姆定律,用圖甲所示的電路可以測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,R為一變阻箱,改變R的阻值,可讀出電壓表V相應(yīng)的示數(shù)U。對(duì)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn),如圖乙所示,已知R0=100Ω,請(qǐng)完成以下數(shù)據(jù)分析和處理.
(1)圖乙中電阻為 Ω的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除;
(2)在坐標(biāo)紙上畫出關(guān)系圖線;
(3)圖線的斜率是 ,由此可得電池電動(dòng)勢(shì)E= V。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于電場(chǎng),下列說法正確的是( )
A. 在電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的過程中,電場(chǎng)力始終不做功,則電荷經(jīng)過的路徑上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零
B. 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定與電勢(shì)降落的方向一致
C. 電場(chǎng)中,正電荷的電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大
D. 電場(chǎng)中電勢(shì)為零的點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度也一定為零
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,傾角為30°,重為80N的斜面體靜止在水平面上.一根輕桿一端垂直固定在斜面體上,桿的另一端固定一個(gè)重為2N的小球,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),說法正確的是( )
A. 斜面有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)
B. 地面對(duì)斜面的支持力為80N
C. 球?qū)p桿的作用力為2N,方向豎直向下
D. 輕桿對(duì)小球的作用力為2N,方向垂直斜面向上
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,OA、OB、OC三段輕繩結(jié)于O點(diǎn),OB水平且與放置在水平面上質(zhì)量為m1=1.5kg的物體乙相連,OC下方懸掛物體甲.此時(shí)物體乙恰好未滑動(dòng),已知OA與豎直方向的夾角θ=37°,物體乙與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,可以認(rèn)為最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等.g=10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)OB繩對(duì)物體乙的拉力是多大?
(2)物體甲的質(zhì)量m2為多少?
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【題目】利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。圖中一塊長(zhǎng)為a、寬為b、厚為c的半導(dǎo)體樣品薄片放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)有大小為I、沿x軸正方向的恒定電流通過樣品板時(shí),會(huì)在與z軸垂直的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生電勢(shì)差,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累,于是上、下表面間建立起電場(chǎng)EH,同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí),EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值,UH的大小與I和B滿足關(guān)系UH=kHIB,其中kH稱為霍爾元件靈敏度。已知此半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電,薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n,電子的電荷量為e。下列說法中正確的是
A.半導(dǎo)體樣品的上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì)
B.霍爾元件靈敏度與半導(dǎo)體樣品薄片的長(zhǎng)度a、寬度b均無關(guān)
C.在其他條件不變時(shí),單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)n越大,霍爾元件靈敏度越高
D.在其他條件不變時(shí),沿磁場(chǎng)方向半導(dǎo)體薄片的厚度c越大,霍爾元件靈敏度越高
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