【題目】一個正離子,質(zhì)量為m,電荷量大小為q,以速率v垂直AD射入正方形區(qū)域ABCD,其中AB=L,為了使離子剛好從C點離開正方形區(qū)域ABCD,可以加豎直向下的勻強電場E。

1)求電場強度E的大小;

2)把電場換成垂直紙面向外的勻強磁場B,為使離子也能從C點離開正方形區(qū)域,求B的大;

3)把電場換成垂直紙面向外的勻強磁場B,為使離子在正方形區(qū)域ABCD的運動時間與電場中時間相等,求B的大小。

【答案】12mv2/Lq2mv/Lq3mv/Lq

【解析】試題分析:離子在電場中做類平拋運動,應(yīng)用類平拋運動規(guī)律可以求出電場強度;離子在磁場中做圓周運動,根據(jù)題意求出粒子軌道半徑,應(yīng)用牛頓第二定律求出磁感應(yīng)強度。離子在電場與磁場中的運動時間相等,據(jù)此求出離子在磁場中做圓周運動的軌道半徑,洛倫茲力提供向心力,應(yīng)用牛頓第二定律求出磁感應(yīng)強度大小。

1)離子的初速度與勻強電場的方向垂直,做類平拋運動:

水平方向:L=vt

豎直方向:

根據(jù)牛頓第二定律:Eq=ma

解得:

2)離子在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運動,根據(jù)題目可以判斷出:

圓心在D點,半徑為L;如圖所示:

根據(jù)牛頓第二定律可得:

解得:

3)離子在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運動,根據(jù)題目可以判斷出:圓周運動的弧長等于L,若從BCCD邊射,根據(jù)點到直線距離垂線段最短,不可能;作圖可知離子劃過半個圓周從AD邊射出,則有:L= R

根據(jù)牛頓第二定律可得:

解得:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平折疊式串列加速器是用來產(chǎn)生高能離子的裝置,如圖是其主體原理側(cè)視圖。圖中為一級真空加速管,中部處有很高的正電勢, 、兩端口均有電極接地(電勢為零); 、左邊為方向垂直紙面向里的勻強磁場; 為二級真空加速管,其中處有很低的負(fù)電勢, 、兩端口均有電極接地(電勢為零)。有一離子源持續(xù)不斷地向端口釋放質(zhì)量為m、電荷量為e的負(fù)一價離子,離子初速度為零,均勻分布在端口圓面上。離子從靜止開始加速到達(dá)處時可被設(shè)在該處的特殊裝置將其電子剝離,成為正二價離子(電子被剝離過程中離子速度大小不變);這些正二價離子從端口垂直磁場方向進入勻強磁場,全部返回端口繼續(xù)加速到達(dá)處時可被設(shè)在該處的特殊裝置對其添加電子,成為負(fù)一價離子(電子添加過程中離子速度大小不變),接著繼續(xù)加速獲得更高能量的離子。已知端口、端口、端口、端口直徑均為L, 相距為2L,不考慮離子運動過程中受到的重力,不考慮離子在剝離電子和添加電子過程中質(zhì)量的變化, , ,求:

(1)離子到達(dá)端口的速度大小v;

(2)磁感應(yīng)強度度大小B;

(3)在保證(2)問中的B不變的情況下,端口有兩種質(zhì)量分別為、,電荷量均為e的的負(fù)一價離子,離子從靜止開始加速,求從端口射出時含有m1m2混合離子束的截面積為多少。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】真空中有一沿x軸分布的電場,其電場強度Ex變化的圖像如圖所示,下列說法中正確的是

A. 某一正電荷在x1點處所受的電場力與該電荷在x2點處所受的電場力大小相等

B. x2處電場強度和x1處的電場強度大小相等、方向相反

C. 0R之間的電場為勻強電場

D. 正電荷沿x軸移動,從x1移到R處電場力做功小于從R移到x2處電場力做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法不正確的是______

A. 物體的溫度為0℃時,物體的分子平均動能為零

B. 兩個分子在相互靠近的過程中其分子力逐漸增大,而分子勢能先減小后增大

C. 密封在容積不變的容器內(nèi)的氣體,若溫度升高,則氣體分子對器壁單位面積上的平均作用力增大

D. 第二類永動機是不能制造出來的,盡管它不違反熱力學(xué)第一定律,但它違反熱力學(xué)第二定律

E. 一定質(zhì)量的理想氣體,如果在某個過程中溫度保持不變而吸收熱量,則在該過程中氣體的壓強一定增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用電動機提升重物的電路如圖所示,已知直流電動機內(nèi)阻RM=0.5Ω,電源電動勢E5V,電源內(nèi)阻r,電阻R0.5 Ω,重物質(zhì)量m1kg。閉合開關(guān)后,當(dāng)電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,電源的輸出效率為80%,關(guān)于電壓表的示數(shù)U,電流表的示數(shù)I,重物速度v,,電動機的焦耳熱功率P,下列結(jié)果正確的是

A. U=4V B. I=2.5A C. v=0.3 m/s D. P=0.5 W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】以下說法正確的是

A. 可知電場中中某點的電場強度EF成正比

B. 磁場中某處磁感應(yīng)強度的大小,等于長為L,通過電流I的一小段導(dǎo)線放在該處時所受磁場力FIL乘積的比值

C. 公式,其中電容器的電容c與電容器兩極板間電勢差U無關(guān)

D. 可知,同一勻強電場中的任意兩點a、b間的距離越大,則兩點間的電勢差也一定越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一輛汽車勻速率通過一座拱橋,拱橋可以看成是半徑為R的圓的一段圓弧,A、B是橋上等高的兩點,則( )

A. 汽車從A點運動到B點過程中,受到的合力恒定

B. 汽車從A點運動到B點過程中,機械能先增大后減小

C. 汽車從A點運動到最高點過程中,合力做功等于重力勢能的增加量

D. 汽車從A點運動到最高點過程中,牽引力做功等于克服摩擦阻力做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確的是______

A.氣體放出熱量,其分子的平均動能可能增大;

B.布朗運動不是液體分子的運動,但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動;

C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時,分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大;

D.第二類永動機不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)第一定律;

E.某氣體的摩爾體積為V,每個分子的體積為V0,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用圖示的實驗裝置探究合力做功與動能變化的關(guān)系。

1為了消除打點計時器和木板對小車阻力的影響,需要平衡阻力。關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是________________

2)甲小組同學(xué)正確平衡了阻力,選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M,取砝碼的總重力值作為繩子的拉力值,按正確操作得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)計時點A、B、C,測得它們到靜止釋放的起始點O的距離分別為sA、sB、sC,打點計時器的工作頻率為f,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,從OB的運動過程中,拉力對小車做功W=______,小車動能變化量ΔEk=_________。

3乙小組同學(xué)也正確平衡了阻力,但并未保證選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M在處理數(shù)據(jù)時,他們也取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值,并采用圖像法進行數(shù)據(jù)分析:在紙帶上選取多個計數(shù)點,測量靜止釋放的起始點O到每個計數(shù)點的距離,并計算出每個計數(shù)點對應(yīng)的小車速度v以及從O點到該計數(shù)點對應(yīng)的過程中繩子拉力所做的功W。他們作出的圖線為_________。

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