【题目】如图所示,在圆心为O、半径R=5cm的竖直圆形区域内,有一个方向垂直于圆形区域向外的匀强磁场,竖直平行放置的金属板连接在图示电路中,电源电动势E=220V、内阻r=5,定值电阻的阻值R1=16,滑动变阻器R2的最大阻值Rmax=199;两金属板上的小孔S1、S2与圆心O在垂直于极板的同一直线上,现有比荷的带正电粒子由小孔S1进入电场加速后,从小孔S2射出,然后垂直进入磁场并从磁场中射出,滑动变阻器滑片P的位置不同,粒子在磁场中运动的时间也不同,当理想电压表的示数U=100V时,粒子从圆形区域的最低点竖直向下穿出磁场,不计粒子重力和粒子在小孔S1处的初速度,取tan68.2°=2.5,求:
(1)U=100V时,粒子从小孔S2穿出时的速度大小v0;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间t。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)8×103m/s(2)0.5T(3)1.5×10-5s
【解析】
(1)粒子在电场中加速,由动能定理即可求出穿出时的速度大小;(2)粒子在磁场中做圆周运动,根据几何关系求出半径,再根据牛顿第二定律即可求出磁感应强度;(3)根据闭合电路的欧姆定律、动能定理、牛顿第二定律和几何关系即可求出粒子在磁场中运动的最长时间。
(1)对粒子在电场中的运动过程中,由动能定理有:
解得:
(2)粒子从圆形区域的最低点竖直向下穿出磁场,则粒子在磁场中的速度方向偏转了,粒子在磁场中做圆周运动的径迹如图甲所示:
由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的半径为:
由牛顿第二定律有:
解得:
(3)两金属板间的电压越小,粒子经电场加速后的速度越小,粒子在磁场中做圆周运动的半径越小,射出电场时的偏转角越大,在磁场中运动的时间越长,所以滑片在变阻器的左端时,粒子在磁场中运动的时间最长,由闭合电路的欧姆定律有:
两金属板间的最小电压为
设粒子加速后的速度大小为v,由动能定理有:
设粒子做圆周运动的半径为,由牛顿第二定律有:
解得:
粒子进入磁场后的径迹如图乙所示:
为径迹圆的圆心,由几何关系有:
解得:
故,其中
解得:
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在如图的电路中,当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,A、B两灯亮度的变化情况为( )
A. A灯、B灯都变暗
B. A灯和B灯都变亮
C. A灯变亮,B灯变暗
D. A灯变暗,B灯变亮
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )
A. 根据电场强度的定义式可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B. 根据电容的定义式可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
C. 根据真空中点电荷的电场强度公式可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
D. 根据电势差的定义式可知,带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1 J,则A、B两点间的电势差为﹣1 V
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,真空中有一个边长为L的正方体,正方体的两个顶点M、N处分别放置一个电荷量都为q的负点电荷,a、b、c、d是另外四个顶点。下列说法正确的是
A. 同一电荷在c、d两点所受的电场力相同
B. c、d两点的电势相等
C. a、b两点的电场强度相同
D. 把一正电荷从a点沿直线移到b点的过程中,正电荷的电势能先减小后增大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】质量为m=4kg的木块,静止在水平面上,它们之间的动摩擦因数μ=0.5,现对木块施F=40N的作用力,如图所示.木块运动2s后撤去力F到木块直到停止。(g=10m/s2).求:
(1)木块所受摩擦力是多大?
(2)有推力作用时木块的加速度为多大?
(3)刚撤去推力F时木块的速度为多大?
(4)撤去推力F后木块运动的加速度为多大?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,固定在水平面上的汽缸长L=1m,汽缸中有横截面积S=100cm2的光滑活塞,活塞封闭了一定质量的理想气体,当缸内气体温度T0=300K大气压强p0=1×105Pa时,活塞在汽缸右端开口处,现用外力把活塞从汽缸右端缓慢向左推至气柱长度l=80cm,汽缸和活塞的厚度均可忽略不计,缸内气体温度不变。
(1)求活塞静止在气柱长度l=80cm时外力的大小F;
(2)如果不用外力而缓慢降低缸内气体的温度,使活塞从汽缸右端开口处移至气柱长度l=80cm处,求此时缸内气体的温度T。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离
A. 带点油滴将沿竖直方向向上运动 B. P点的电势将降低 C. 带点油滴的电势将减少 D. 若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示是一个示波管工作原理图,电子经电压U14.5103V加速后以速度V0垂直等间距的进入电压U2180V,间距为d1.0cm,板长l5cm的平行金属板组成的偏转电场,离开电场后打在距离偏转电场s5cm的屏幕上的P点,(电子的比荷为)求:
(1)电子进入偏转电场时的速度v0?
(2)打在屏幕上的侧移位移OP?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,用倾斜放置的气垫导轨验证机械能守恒定律。已知滑块和遮光条的总质量为m,遮光条的宽度为d,重力加速度为g。现将滑块由静止释放,两个光电门G1和G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1和t2,则滑块通过两个光电门过程中动能的增加量______,通过两个光电门过程中重力势能的减少量______(用图中所标符号表示)。若两者在实验误差允许范围内相等,则滑块在下滑过程中机械能守恒。若实验中滑块以初速度v0下滑,则上述方法______(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com