【题目】如图甲所示,以O为原点建立0εy平面直角坐标系.两平行极板P、Q垂直于y轴且关于J轴对称放置,极板长度和极板间距均为l,第一、四象限有方向垂直于Oxy平面向里的匀强磁场.紧靠极板左侧的粒子源沿J轴向右连续发射带电粒子,已知粒子的质量为m、电荷量为十q、速度为v0、重力忽略不计.两板间加上如图乙所示的扫描电压(不考虑极板边缘的影响)时,带电粒子恰能全部射入磁场.每个粒子穿过平行板的时间极短,穿越过程可认为板间电压不变;不考虑粒子间的相互作用.
(1)求扫描电压的峰值U0的大小.
(2)已知射入磁场的粒子恰好全部不再返回板间,匀强磁场的磁感应强度B应为多少?所有带电粒子中,从粒子源发射到离开磁场的最短时间是多少?
【答案】(1)(2)(3)
【解析】试题分析:粒子在电场中做类平抛运动,由题意可知,粒子的运动情况,根据运动的合成与分解可求得的加电压的峰值;粒子在磁场中做圆周运动,由洛仑兹力充当向心力以及几何关系可求得磁感应强度;粒子从上边缘飞出时时间最短,则由运动过程可求得各段内所经历的时间,则可求得总时间
(1)所加扫描电压达到峰值时,粒子在电场中的偏转位移为,粒子
在电场中做类平抛运动,运动加速度为,时间为
在电场中的偏转位移
故所加扫描电压的峰值为
(2)设粒子从电场射出时的速度偏转角为θ,射入磁场时的速度为
粒子在磁场中做圆周运动时,洛伦兹力提供向心力
粒子在磁场中射入与射出点间的距离为
联立解得,即所有粒子在磁场中射入与射出点间距离相同
依题意,从下边缘射出电场的粒子在磁场中做圆周运动后刚好到达电场上边缘,
即,故匀强磁场的磁感应强度为
从电场上边缘射出的粒子整个过程运动时间最短,
粒子速度偏转角正切值,故
粒子在电场中运动的时间为
粒子在磁场中运动的最短时间为
故带电粒子从发射到离开磁场的最短时间是
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【题目】(本题保留两位有效数字)在测定匀变速直线运动加速度的实验中,某同学打出了一条纸带,已知计时器打点的时间间隔为0.02s,他按打点先后顺序每5个点取1个计数点,得到了O、A、B、C、D等几个计数点,如图所示,则相邻两个计数点之间的时间间隔为_______s。用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD=2.70cm,打C点时纸带的速度大小为______m/s。该匀变速直线运动的加速度的大小a=________m/s2。
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【题目】将某材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上,A、B紧靠在一起,物体A的角度如图所示.现用水平方向的力F推物体B,使物体A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动,则( )
A. 物体A在水平方向受两个力的作用,合力为零
B. 物体A只受一个摩擦力
C. 物体B对A的弹力小于桌面对物体A的摩擦力
D. 物体B在水平方向受三个力的作用
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【题目】下列说法正确的是( )
A.气体的温度升高,分子动能都增大
B.功可以全部转化为热,但吸收的热量一定不能全部转化为功
C.液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D.凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化
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【题目】在物理学的发展历程中,首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法,把实验和逻辑推理和谐地结合起来的科学家是
A. 伽利略 B. 亚里士多德 C. 爱因斯坦 D. 牛顿
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【题目】质点做匀加速直线运动,加速度为5m/s2,对此质点的速度和位移说法中,正确的是( )
A. 第2s末的速度为10m/s
B. 在任意1s内,末速度等于初速度的5倍
C. 任意1s内的位移是前1s内位移的5倍
D. 任意1s内的位移比前1s内的位移增加5m
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【题目】图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是 ( )
A. 质谱仪是分析同位素的重要工具
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
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【题目】如右图所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是( )
A. 方向向上
B. 大小为
C. 要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移
D. 若使b下移,a将不能保持静止
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【题目】关于速度和加速度的关系,下列说法中可能的是( )
A. 加速度减小,速度增大B. 加速度增大,速度减小
C. 加速度为零,速度变化D. 加速度为零,速度很大
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