分析 (1)根据闭合电路的欧姆定律求出回路电流和MN两板的电压,由动能定理求出带电粒子从小孔O射出时的速度
(2)画出S最大时的粒子运动轨迹,求出半径,根据半径公式求速度,利用几何关系求S,利用动能定理求出MN之间的电压,最后由闭合电路欧姆定律求${R}_{1}^{\;}$
解答 解:(1)当${R}_{1}^{\;}=4.5Ω$时,根据闭合电路欧姆定律$I=\frac{E}{{R}_{变}^{\;}+r}=\frac{10}{9+1}=1A$
MN两板间的电压${U}_{MN}^{\;}=I{R}_{1}^{\;}=1×4.5=4.5V$
根据动能定理$q{U}_{MN}^{\;}=\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
解得${v}_{0}^{\;}=\sqrt{\frac{2q{U}_{MN}^{\;}}{m}}=300m/s$
(2)粒子射出磁场的位置和P点之间的距离S最大时,粒子在磁场中运动的轨迹和右边界相切,轨迹如图所示
由几何关系知R=d
洛伦兹力提供向心力$qvB=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{R}$
解得$R=\frac{mv}{qB}=d$
$v=\frac{qBd}{m}$
代入数据解得v=400m/s
根据动能定理$q{U}_{MN}^{′}=\frac{1}{2}m{v}_{\;}^{2}$
${U}_{MN}^{′}=\frac{m{v}_{\;}^{2}}{2q}=8V$
${U}_{MN}^{′}=I{R}_{1}^{\;}$
解得${R}_{1}^{\;}=8Ω$
${S}_{max}^{\;}=2Rcos30°=0.4\sqrt{3}=\frac{2\sqrt{3}}{5}m$
答:(1)当R1=4.5Ω时,求带电粒子从小孔O射出时的速度大小300m/s;
(2)通过移动滑动变阻器的滑片来改变R1的值,仍从M板由静止释放带电粒子,欲使带电粒子从磁场左边界上的P点进入磁场后能从磁场的左边界射出,设粒子射出磁场的位置和P点之间的距离为s,求s的最大值$\frac{2\sqrt{3}}{5}m$和相应的R1的值8Ω.
点评 本题题考查了粒子在电场与磁场中的运动,分析清楚离子的运动情况是求解的关键和基础,考查综合应用电路、磁场和几何知识,处理带电粒子在复合场中运动问题的能力,综合性较强.
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2 | |
B. | β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 | |
C. | 一个氘核(${\;}_{1}^{2}$H)与一个氚核(${\;}_{1}^{3}$H)聚变生成一个氦核(${\;}_{2}^{4}$He)的同时,放出一个中子 | |
D. | 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量也减小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 观察两物体间的微小形变时,将支持物换用海绵垫观察的方法是极限法的思想 | |
B. | 为测定排球下落时对地面的冲击力,把排球表面用水湿润让其下落到白纸上,再将白纸放在台秤上向下压球,使球刚好遮住水印,此时台秤的示数即为冲击力,此方法是等效替代法 | |
C. | 安培最先发现电流周围存在磁场,法拉第发现了电磁感应现象 | |
D. | 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,伽利略通过理想斜面实验证实了这一说法 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 拉力做功为100J | B. | 重力做功为100J | ||
C. | 摩擦力做功为-80J | D. | 合力做功为180J |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | A、B都克服摩擦力做功 | B. | 摩擦力对A做正功 | ||
C. | 摩擦力对B做负功 | D. | 摩擦力对A、B都不做功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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