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【題目】如圖所示,兩平行金屬板相距為d,與一邊長為L、匝數為N匝的正方形線圈相連,正方形線圈內存在著與其平面垂直向里的隨時間變化的磁場B,其隨時間變化關系為B=B0+kt(k>0),粒子源在t=0時刻從P處釋放一個初速度為零的帶電粒子,已知帶電粒子質量為m,電荷量為q,粒子能從N板加速到M板,并從M板上的一個小孔穿出.在板的上方,有一個環(huán)形區(qū)域內存在磁感應強度大小為B0,垂直紙面向外的勻強磁場.已知外圓半徑為2d,內圓半徑為d,兩圓的圓心與小孔重合(不計粒子重力).

(1)判斷帶電粒子的正負和粒子到達M板的速度v;

(2)若要求粒子不能從外圓邊界飛出,k的取值范圍是多少?

【答案】(1)(2)

【解析】

由楞次定律判斷出極板的電性,根據粒子受力方向判斷粒子電性,應用法拉第電磁感應定律求出感應電動勢,由動能定理可以求出粒子的速度粒子在磁場中做勻速圓周運動洛倫茲力提供向心力,應用牛頓第二定律求出臨界k值,然后確定其范圍

解:(1)由楞次定律可知,M板帶正電,粒子從N板加速到M板,粒子帶負電;

線圈產生的感應電動勢:

對粒子,由動能定理得:

解得:

(2)要使粒子不從外邊界飛出,粒子運動軌跡與外圓相切時軌道半徑最大,

由幾何關系得:

解得:

粒子在磁場中做勻速圓周運動洛倫茲力提供向心力,

由牛頓第二定律得:

解得:

k的取值范圍:

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2018129228分高分五號衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運載火箭發(fā)射升空,衛(wèi)星經過多次變軌后,在距地心為R的地球冋步軌道上凝望地球。該衛(wèi)星首次搭載了大氣痕量氣體差分吸收光譜儀、主要溫室氣體探測儀、大氣多角度偏振探測儀等,是實現(xiàn)高光譜分辨率對地觀測的標志。高分五號衛(wèi)星由半徑為RA的圓軌道1經橢圓軌道2變軌到同步軌道3時的情況如圖所示,已知高分五號衛(wèi)星在軌道1上運行的周期為T1,已知地球半徑R0<RA,引力常量為G,則下列說法正確的是

A. 地球的平均密度為

B. 在軌道3上穩(wěn)定運行時,衛(wèi)星每天可兩次經過地表上同一點的正上方

C. 衛(wèi)星在從A點經軌道2運動到B點的時間為

D. 衛(wèi)星由圓軌道1調整到同步軌道3上,只需要加速一次即可

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示兩個半徑分別為RA=1mRB=2m的金屬圓環(huán)處在豎直向下、磁感應強度B1=1T的環(huán)形勻強磁場中,一根長L=2m、阻值為的均勻金屬棒OB跨放在兩金屬圓環(huán)上,且O點位于兩環(huán)的圓心處。另有兩根間距l=1m、足夠長的“L”形光滑金屬導軌與水平面成θ=30°角傾斜放置,在導軌下端的擋板上,靜放著一根長l=lm、質量m=0.1kg、阻值R=1Ω的金屬棒CD,傾斜導軌的上端通過兩根導線分別與AB兩環(huán)相連,兩導軌處在與導軌平面垂直斜向上、B2=1T的勻強磁場中,除兩根金屬樣的電阻外,其余電阻均不計。t=0時金屬OB在外作用下以角速度ω=2rad/sO點逆時針勻速轉動,t=2s時金屬棒CD剛好達到最大速度,若取g=10m/s2。

(1)求金屬棒CD達到的最大速度;

(2)t=2s時,因故障金屬棒OB停止轉動,金屬棒CD繼續(xù)上滑,現(xiàn)測得金屬棒CDt=0時刻至上滑到最高點的過程中通過的電量為1.3C,求故障后金屬棒CD在上滑過程中產生的焦耳熱。

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【題目】如圖,光滑絕緣水平面上靜置兩個質量均為m、相距為x0的小球AB,A球所帶電荷量為+q,B球不帶電。現(xiàn)在A球右側區(qū)域的有限寬度范圍內加上水平向右的勻強電場,電場強度為E,小球A在電場力作用下由靜止開始運動,然后與B球發(fā)生彈性正碰,AB碰撞過程中沒有電荷轉移,且碰撞過程時間極短,求:

(1)A球與B球發(fā)生第一次碰撞后B球的速度;

(2)A球開始運動到兩球在電場中發(fā)生第二次碰撞前電場力對A球所做的功;

(3)要使A、B兩球只發(fā)生三次碰撞,所加電場的寬度d應滿足的條件。

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【題目】如圖所示的電場中,AB為電場中的兩點,若A點的電勢φA15 VB點的電勢φB10 V,下列說法中錯誤的是(

A. A點的場強大于B點的場強

B. 把正電荷從A點移到B點,該電荷的電勢能減少

C. 電子在B點的電勢能為1.6×1018 J

D. 把電荷量為-5×109 C的電荷,從A點移到B點,電場力做功-2.5×108 J

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【題目】如圖所示,有一范圍足夠大的水平勻強磁場,磁感應強度為B,一個質量為m、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長桿上,環(huán)與桿間的動摩擦因數為μ.現(xiàn)使圓環(huán)以初速度v0向上運動,經時間t0圓環(huán)回到出發(fā)點,不計空氣阻力,取豎直向上為正方向,下列描述該過程中圓環(huán)的速度v隨時間t、摩擦力f隨時間t、動能Ek最隨位移x、機械能E隨位移x變化規(guī)律的圖象中,可能正確的是( )

A. B. C. D.

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【題目】如圖所示,用一根長桿和兩個定滑輪的組合裝置來提升重物M,長桿的一端放在地上通過鉸鏈聯(lián)結形成轉軸,其端點恰好處于左側滑輪正下方O點處,在桿的中點C處拴一細繩,繞過兩個滑輪后掛上重物M.C點與O點距離為l,現(xiàn)在桿的另一端用力使其逆時針勻速轉動,由豎直位置以角速度ω緩緩轉至水平位置(轉過了90°角),此過程中下列說法正確的是( 。

A. 重物M做勻速直線運動

B. 重物M做勻變速直線運動

C. 重物M的最大速度是ωl

D. 重物M的速度先減小后增大

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【題目】軌道康復者垃圾衛(wèi)星的救星,被稱為太空110”,它可在太空中給垃圾衛(wèi)星補充能源,延長衛(wèi)星的使用壽命.假設軌道康復者的軌道半經為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一,其運動方向與地球自轉方向一致,軌道平面與地球赤道平面重合,下列說法正確的是( )

A. “軌道康復者可在高軌道上加速,以實現(xiàn)對低軌道上衛(wèi)星的拯救

B. 站在赤道上的人觀察到軌道康復者向西運動

C. “軌道康復者的速度是地球同步衛(wèi)星速度的5

D. “軌道康復者的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的25

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學為了測量Rx的電阻值,設計了如圖甲所示的電路.用到的器材有:電源(電動勢未知.內阻為r),理想電流表mA,理想電壓表V,單刀雙擲開關S.實驗時他進行了如下操作:

(1)在開關處于斷開狀態(tài)下連接好電路;

(2)將開關S向電壓表一側閉合,記錄下電壓表讀數U1;將開關SRx一側閉合,記錄下電流表讀數I2;

(3)根據已知條件和(2)中測量數據,可得電源電動勢E=________,待測電阻的表達式Rx= _________;(用字母符號表示)

(4)根據圖甲電路,完成圖乙中各實物器材之間的連線__________.

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