(16分)如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O2进入相互正交
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(16分)如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O2进入相互正交
题型:不详
难度:
来源:
(16分)如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O
1
孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O
2
进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B
1
,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁场范围足够大,磁感应强度大小为B
2
。一块折成直角的硬质塑料片abc(不带电,宽度、厚度都很小可以忽略不计)放置在PQ、MN之间,截面图如图,a、c两点分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45º。粒子能沿图中虚线O
2
O
3
的延长线进入PQ、MN之间的区域。
⑴求加速电压U
1
;
⑵假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律,那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动?
⑶粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s分别是多少?
答案
(1)
(2)粒子碰到ab后以大小为v
0
的速度垂直磁场方向运动,在洛仑兹作用下在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动,转过一周后达到ab的下部.
(3)
解析
试题分析:(1)粒子在正交场中做匀速运动,Eq=qv
0
B
1
,则
,由动能定理得 qU
1
=
得
,即加速电压为
.
(2)粒子碰到ab后以大小为v
0
的速度垂直磁场方向运动,在洛仑兹作用下在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动,转过一周后达到ab的下部.
(3)由
和
,得
粒子在磁场中共碰板2次,做圆周运动的时间为 t
1
=2T;粒子进入磁场中,在水平方向的总位移s=
L,经历时间为
,因此粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t=t
1
+t
2
=
。粒子做圆周运动的半径为
,因此总路程
。
举一反三
如图15,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为m,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R
0
。PQ左侧匀强磁场方向竖直向上,磁感应强度大小为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多少时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某一过程中力F做的功为W
1
,导轨克服摩擦力做功为W
2
,求回路产生的焦耳热Q。
题型:不详
难度:
|
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如图,在
平面第一象限整个区域分布匀强电场,电场方向平行
轴向下,在第四象限内存在有界匀强磁场,左边界为
轴,右边界为
的直线,磁场方向垂直纸面向外。质量为
、带电量为
的粒子从
轴上
点以初速度
垂直
轴射入匀强电场,在电场力作用下从
轴上
点以与
轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知
,不计粒子重力。求:
(1)
点坐标;
(2)要使粒子能再进入电场,磁感应强度
的取值范围;
(3)要使粒子能第二次进入磁场,磁感应强度
的取值范围。
题型:不详
难度:
|
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如图,两个共轴的圆筒形金属电极,在内筒上均匀分布着平行于轴线的标号1-8的八个狭缝,内筒内半径为R,在内筒之内有平行于轴线向里的匀强磁场,磁感应强度为B。在两极间加恒定电压,使筒之间的区域内有沿半径向里的电场。不计粒子重力,整个装置在真空中,粒子碰到电极时会被电极吸收。
(1)一质量为m
1
,带电量为+q
1
的粒子从紧靠外筒且正对1号缝的S点由静止出发,进入磁场后到达的第一个狭缝是3号缝,求两电极间加的电压U是多少?
(2)另一个粒子质量为m
2
,带电量为+q
2
,也从S点由静止出发,该粒子经过一段时间后恰好又回到S点,求该粒子在磁场中运动多少时间第一次回到S点。
题型:不详
难度:
|
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(12分)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙,与水平面之间的夹角为α,间距为L。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B,MP间接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,其他电阻不计。如图所示,用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab,使金属杆由静止开始运动,杆运动的最大速度为v
m
,t s末金属杆的速度为v
1
,,前t s内金属杆的位移为x,(重力加速度为g)求:
(1)金属杆速度为v
1
时加速度的大小;
(2)整个系统在前t s内产生的热量。
题型:不详
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|
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(22分)如图甲所示,水平放置的A、B两平行金属板的中央各有一小孔O
1
、O
2
,板间距离为d,开关S接1。当t=0时,在a、b两端加上如图乙中的①图线所示的电压,同时在c、d两端加上如图丙所示的电压。此时,一质量为m的带负电微粒恰好静止于两孔连线的中点P处 (P、O
1
、O
2
在同一竖直线上)。重力加速度为g,空气阻力和金属板的厚度不计。
⑴若某时刻突然在a、b两端改加如图乙中的②图线所示的电压,则微粒可达到的最高点距A板的高度为多少?
⑵试在答题卷所给的坐标中,定性画出在a、b两端改加如图乙中的②图线所示的电压之后微粒运动过程中相对于P点的重力势能E
p
随时间t变化的图象(只要求画出图线,不必写出定量关系式,但必须标明各转折点的横纵坐标);
⑶若要使微粒在两板间运动一段时间后,从A板中的O
1
小孔射出,且射出时的动能尽可能大,问应在t=0到t=T之间的哪个时 刻把开关s从l扳到2位置?u
cd
的变化周期T至少为多少?
题型:不详
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|
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