练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    20．如图所示，在xOy平面内第Ⅲ象限的某一矩形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，其矩形区域边界分别平行于x和y轴，且其中一边与y轴重合，y轴右侧有平行于y轴向下的匀强电场．有一质量m=10-12kg，q=-10-7C带负电的粒子从O点以速度v0=105m/s，沿与y轴负向成θ=30°的方向射入第Ⅲ象限，经磁场偏转后，从y轴上的M点垂直于y轴射入第Ⅳ象限，经电场从x轴上的N点进入第Ⅰ象限，已知M点纵坐标为yM=-3m，N点横坐标xN=6$\sqrt{3}$m．不计粒子的重力，求：
    （1）电场强度E的大小；
    （2）磁场的大小和方向；
    （3）矩形磁场区域的最小面积．

    分析 （1）粒子在电场中做类平抛运动，将运动分解即可求出电场强度；
    （2）画出微粒的运动轨迹与磁场的几何图．根据几何知识求出粒子在第三象限内做圆周运动的半径，由牛顿第二定律求解匀强磁场B的大小．
    （3）磁场B的最小区域应该分布在微粒的运动轨迹与磁场两圆的公共部分的面积，根据几何知识求出B磁场区域的最小面积．

    解答 解：（1）粒子在电场中做类平抛运动，水平方向：xN=v0t
    竖直方向：$y=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}\frac{qE}{m}•{t}^{2}$
    联立得：E=5.56×103N/m
    （2）由圆周运动的对称性可知，粒子进入第三象限后，不能直接进入磁场，是先做一段匀速直线运动，然后再进入磁场，如图，由图中几何关系得：
    $-{y}_{M}=r+\frac{r}{sin30°}=3r$
    所以：r=1m
    由带电粒子在磁场中受到的了量子理论通过向心力，得：
    $q{v}_{0}B=\frac{m{v}_{0}^{2}}{r}$
    所以：B=$\frac{m{v}_{0}}{qr}$
    代入数据得：B=1T
    负电荷在磁场中向右偏转，所以磁场的方向向外．
    （3）由图，当粒子运动的轨迹刚好与磁场的边界相切时，磁场的面积最小，所以该磁场的宽度：L1=r=1m，
    磁场的长度：L2=r+r•cos60°=1.5r=1.5m
    则磁场的面积：s=${L}_{1}•{L}_{2}=1×1.5=1.5{m}^{2}$
    答：（1）电场强度E的大小是5.56×103N/m；
    （2）磁场的大小是1T，方向垂直于纸面向外；
    （3）矩形磁场区域的最小面积是1.5m2．

    点评 当带电粒子在电场与磁场中做直线运动时，由于洛伦兹力由速度决定，所以粒子必做匀速直线运动．当粒子进入磁场时，仅受洛伦兹力做匀速圆周运动，由几何关系可确定磁感应强度．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．放在水平面上的物体，在力F作用下开始运动，以物体静止时的位置为坐标原点，力F的方向为正方向建立x轴，物体的加速度随位移的变化图象如图所示．下列说法中错误的是（　　）
    A．0～x2过程中物体做匀加速直线运动，x2～x3过程中物体做匀减速运动
    B．位移为x1时，物体的速度大小为$\sqrt{2{a}_{0}{x}_{1}}$
    C．位移为x2时，物体的速度达到最大
    D．物体的最大速度为$\sqrt{{a}_{0}（{x}_{2+}{x}_{3}）}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    11．在绝缘水平桌面上放置如图所示的电路，abdc为一质量为m形状为长方体的金属导体电阻，电阻阻值为R，长度ab=x、宽度ac=L、厚度为d，电源电动势为E、内阻为r，空间内存在竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场，接通电源后电阻不滑动，（已知此电阻单位体积内有n个载流子，每个载流子的电荷量为e），以下分析错误的是（　　）
    A．电阻内电流大小I=$\frac{E}{R+r}$
    B．电阻上a点和c点间电势差为Uac=-$\frac{EB}{n（R+r）de}$
    C．水平桌面和电阻间的动摩擦因数应大于$\frac{BEx}{mg（R+r）}$
    D．金属导体电阻中的正电荷向右移动，电子向左移动

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    8．将一质量为M=2kg的绝缘长木板固定在水平面上，一正方形导线框abcd放在绝缘长木板上，正方形导线框的质量为m=1kg，边长L=1m，电阻R=0.1Ω，以过bc边的中垂线mn为边界，如图1所示，由t=0时刻开始在mn左侧的线框区域内加一竖直向下的磁场，其磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，在mn右侧的线框区域内加一竖直向上、磁感应强度为B2=0.5T的匀强磁场，线框abcd的四边为磁场的边界．若导线框与长板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，它们之间的动摩擦因数μ=0.3，g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
    A．导线框中的感应电动势为0.5V
    B．在t=1s时，导线框所受的安培力大小为1N，方向水平向左
    C．导线框中产生俯视逆时针方向的感应电流
    D．在0-1s内，导线框一直静止在绝缘长板上

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    15．做曲线运动的条件：物体所受的合外力方向与速度方向不在同一直线上．曲线运动的方向：做曲线运动的物体，速度方向始终在轨迹的切线方向上，运动的合成与分解遵守平行四边形定则．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    5．在《验证机械能守恒定律》的实验中，
    （1）有下列器材可供选择：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，天平，秒表，导线，其中不必要的器材是平天、秒表，还缺少的器材是刻度尺、重锤、低压交流电源．
    （2）关于本实验的操作，以下说法错误的是：AC．
    A．实验时，应先松开纸带使重锤下落，再接通电源．
    B．选点迹清晰，且第1、2两点间间距接近2mm的纸带进行测量．
    C．必须用天称出重锤的质量，以便计算锤的动能和重力势能．
    D．为了减少实验误差，重锤的质量应大些，体积尽量小些．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    12．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω．当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．

    （1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为70Ω．当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，继电器的磁性将增大（均选填“增大”、“减小”或“不变”）．
    （2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连（均选填“A”或“B”）．
    （3）图甲中线圈下端P的磁极是S极（选填“N”或“S”）．
    （4）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警．环境温度大于等于80℃时，警铃报警．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    9．如图所示，一理想变压器原副线圈匝数分别为n1=1000匝．n2=200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u=220$\sqrt{2}$sin100πt（V）．副线圈中接一电动机，电阻为11Ω，电流表A2示数为1A，电表对电路的影响忽略不计．下列说法正确的是（　　）
    A．此交流电的频率为100 HzB．电流表A1示数为5 A
    C．电压表示数为220$\sqrt{2}$VD．此电动机输出功率为33 W

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    10．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时（如图A所示）将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中B、C所示（游标卡尺为10分度），则图B对应的读数为0.0193m，图C对应的读数为0.0284m．用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00cm，由双缝上标示获知双缝间距为0.2mm，则发生干涉的光波波长为6.06×10-7m．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案