【題目】如圖甲，兩個(gè)半徑足夠大的D形金屬盒D1、D2正對(duì)放置，O1、O2分別為兩盒的圓心，盒內(nèi)區(qū)域存在與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。加在兩盒之間的電壓變化規(guī)律如圖乙，正反向電壓的大小均為Uo，周期為To，兩盒之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)。在t=0時(shí)刻，將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子由O2處?kù)o止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻通過(guò)O1.粒子穿過(guò)兩D形盒邊界M、N時(shí)運(yùn)動(dòng)不受影響，不考慮由于電場(chǎng)變化而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，不計(jì)粒子重力。

(1)求兩D形盒邊界M、N之間的距離；

(2)若D1盒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，且粒子在D1、D2盒內(nèi)各運(yùn)動(dòng)一次后能到達(dá) O1，求D2盒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

(3)若D2、D2盒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，且粒子在D1、D2盒內(nèi)各運(yùn)動(dòng)一次后在t= 2To時(shí)刻到達(dá)Ol，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)設(shè)兩盒之間的距離為d，盒間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，粒子在電場(chǎng)中的加速度為a，則有

U0=Ed

qE=ma

聯(lián)立解得

(2)設(shè)粒子到達(dá)O1的速度為v1，在D1盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，周期為T1，時(shí)間為t1，則有

可得

t1=T0

故粒子在時(shí)刻回到電場(chǎng)；

設(shè)粒子經(jīng)電場(chǎng)再次加速后以速度v2進(jìn)入D2盒，由動(dòng)能定理

設(shè)粒子在D2盒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)半徑為R2，則

粒子在D1D2盒內(nèi)各運(yùn)動(dòng)一次后能到達(dá)O2應(yīng)有

R2=R1

聯(lián)立各式可得

(3)依題意可知粒子在D1D2盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的半徑相等；又

故粒子進(jìn)入D2盒內(nèi)的速度也為v1；可判斷出粒子第二次從O2運(yùn)動(dòng)到O1的時(shí)間也為 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖；

粒子從P到Q先加速后減速，且加速過(guò)程的時(shí)間和位移均相等，設(shè)加速過(guò)程的時(shí)間為t2，則有

則粒子每次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

又

聯(lián)立各式解得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量．(滑輪質(zhì)量不計(jì))

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是________．

A．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量

B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力

C．小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車(chē)，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)

D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶

E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M

（2）以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的aF圖象是一條直線(xiàn)，如圖所示，圖像不過(guò)原點(diǎn)的原因是________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】高鐵己成為重要的“中國(guó)名片”，領(lǐng)跑世界。一輛由8節(jié)車(chē)廂編組的列車(chē)，從車(chē)頭開(kāi)始的第2、3、6和7共四節(jié)為動(dòng)力車(chē)廂，其余為非動(dòng)力車(chē)廂。列車(chē)在平直軌道上勻加速啟動(dòng)時(shí)，若每節(jié)動(dòng)力車(chē)廂牽引力大小為F，每節(jié)車(chē)廂質(zhì)量都為m，每節(jié)車(chē)廂所受阻力為車(chē)廂重力的k倍。重力加速度為g。則

A. 啟動(dòng)時(shí)車(chē)廂對(duì)乘客作用力的方向豎直向上

B. 整列車(chē)的加速度大小為

C. 第2節(jié)車(chē)廂對(duì)第1節(jié)車(chē)廂的作用力大小為

D. 第2節(jié)車(chē)廂對(duì)第3節(jié)車(chē)廂的作用力大小為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5 Ω的電阻Rx的阻值．

（1）現(xiàn)有電源（4 V，內(nèi)阻可不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器（0～50 Ω，額定電流2 A）、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干，以及下列電表：

A.電流表（0～3 A，內(nèi)阻約0.025 Ω） B.電流表（0～0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω）

C.電壓表（0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ） D.電壓表（0～15 V，內(nèi)阻約15 kΩ）

在實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________（選填器材前的字母）；實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖中的________（填“甲”或“乙”）

（2）接通開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.某次電表示數(shù)如圖所示，可得該電阻的測(cè)量值Rx＝＝________ Ω（保留兩位有效數(shù)字）．

（3）若在（1）問(wèn)中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是________________；若在（1）問(wèn)中選用乙電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是________．（選填選項(xiàng)前的字母）

A．電流表測(cè)量值小于流經(jīng)Rx的電流值 B．電流表測(cè)量值大于流經(jīng)Rx的電流值

C．電壓表測(cè)量值小于Rx兩端的電壓值 D．電壓表測(cè)量值大于Rx兩端的電壓值

（4）在不損壞電表的前提下，將滑動(dòng)變阻器滑片P從一端滑向另一端，隨滑片P移動(dòng)距離x的增加，被測(cè)電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加，下列反映U－x關(guān)系的示意圖中正確的是________．

A. B. C.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，上端開(kāi)口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，橫截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內(nèi)。在汽缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動(dòng)。開(kāi)始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0（p0＝1.0×105Pa為大氣壓強(qiáng)），溫度為300K�，F(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330K時(shí)，活塞恰好離開(kāi)a、b；當(dāng)溫度為360K時(shí)，活塞上移了4cm。g取10m/s2，求活塞的質(zhì)量和物體A的體積。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中兩個(gè)主要步驟如下：

①用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置，記下點(diǎn)的位置，讀出并記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；

②只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力的圖示，如圖乙所示；

（）以上兩步驟均有疏漏，請(qǐng)指出疏漏：

在①中是____________________．

在②中是____________________．

（）圖乙所示的與兩力中，方向一定沿方向的是__________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，可以采用不同的研究方案。

（1）甲同學(xué)采用的方案如圖所示，將兩個(gè)相同的小車(chē)放在水平木板上，前端各系一條細(xì)繩，線(xiàn)的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)中可以放不同的砝碼，盤(pán)與砝碼的總重力可以近似認(rèn)為是小車(chē)受到的拉力。兩小車(chē)后端各系一條細(xì)線(xiàn)，用黑板擦可以同時(shí)按住或放開(kāi)這兩條細(xì)線(xiàn)，使兩車(chē)同時(shí)停止或運(yùn)動(dòng)。某次操作中，在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得小車(chē)的位移分別為x1、x2，若小車(chē)的加速度分別為a1、a2，則 a1∶a2=_________，這么做的依據(jù)是________________________________。

（2）乙同學(xué)用如圖所示器材進(jìn)行定量探究。用拉力傳感器(能測(cè)量拉力的儀器)和速度傳感器(能測(cè)量瞬時(shí)速度的儀器)探究加速度與物體受力的關(guān)系。用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小，在長(zhǎng)木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別測(cè)量小車(chē)到達(dá)A、B時(shí)的速率。

①乙同學(xué)認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)時(shí)小車(chē)受到的拉力_____懸掛物的總重力（選填“>”或“<”），所以乙同學(xué)采用力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

②實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

Ⅰ、將拉力傳感器固定在小車(chē)上；

Ⅱ、墊高木板右端，讓小車(chē)在不受拉力時(shí)做__________運(yùn)動(dòng)；

Ⅲ、把細(xì)線(xiàn)的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；為保證細(xì)線(xiàn)的拉力不變，必須調(diào)節(jié)滑輪的高度使___________________________________；

Ⅳ、接通電源后自C點(diǎn)釋放小車(chē)，小車(chē)在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線(xiàn)拉力F的大小及小車(chē)分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB；

Ⅴ、改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)步驟④的操作。

③下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù),是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，則加速度的表達(dá)式a＝________（用已知符號(hào)表示），請(qǐng)將表中第4次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫(xiě)完整(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

次數(shù)

F/N

v－v/(m2·s－2)

a/(m·s－2)

1

0.60

0.77

0.80

2

1.04

1.61

1.68

3

1.42

2.34

2.44

4

2.62

4.65

________

5

3.00

5.49

5.72

④由表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出a－F關(guān)系圖線(xiàn)______。

⑤對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(xiàn)(圖中已畫(huà)出理論圖線(xiàn))，造成上述偏差的原因除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外，還可能是_____________________。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】空間有一沿x軸對(duì)稱(chēng)分布的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是

A.x2點(diǎn)的電勢(shì)最高

B.O的電勢(shì)高于x2點(diǎn)的電勢(shì)

C.正點(diǎn)電荷在x1點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在x3點(diǎn)的電勢(shì)能

D.負(fù)點(diǎn)電荷在x1點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在－x1點(diǎn)的電勢(shì)能

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為的平行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。左側(cè)是水平放置的間距為d、板長(zhǎng)為2d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。

(1)調(diào)節(jié)Rx=R，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過(guò)導(dǎo)體棒的電流I及導(dǎo)體棒的速率v；

(2)改變Rx，待導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、電荷量為q（q<0）的帶電粒子以速度v0沿水平方向從金屬板正中間射入，恰好能從金屬板右邊緣飛出，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡并求此時(shí)的Rx，粒子的重力忽略不計(jì)。

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