【题目】如图所示,等边三角形AQC的边长为2L,P、D分别为AQ、AC的中点.水平线QC以下是向左的匀强电场,区域Ⅰ(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0;区域Ⅱ(三角形APD)内的磁场方向垂直纸面向里,区域(虚线PD之上、三角形APD以外)的磁场与区域Ⅱ内大小相等、方向相反.带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一速度射入电场,在电场作用下以速度v0垂直QC到达该边中点N,经区域Ⅰ再从P点垂直AQ射入区域Ⅲ(粒子重力忽略不计)
(1)求该粒子的比荷;
(2)求该粒子从O点运动到N点的时间t1和匀强电场的电场强度E;
(3)若区域Ⅱ和区域Ⅲ内磁场的磁感应强度大小为3B0,则粒子经过一系列运动后会返回至O点,求粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t.
【答案】(1)(2),(3)
【解析】试题分析:(1)粒子在区域Ⅰ内做匀速圆周运动,圆心为Q点,故半径等于QN,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可;
(2)粒子从O到N与从N到O是逆过程,N到O做类平抛运动;故O到N的竖直分运动是匀速直线运动,水平分运动是匀加速直线运动,根据分位移公式列式求解即可;
(3)画出粒子在磁场中运动轨迹,找出半径与三角形边长的关系,定出时间与周期的关系,求出时间.
解:(1)由题意可知,粒子在区域Ⅰ内做匀速圆周运动,轨道半径为:r1=L;
由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式得到:
qvB=m
解得:
;
(2)粒子从O点到N点过程中,竖直向上做速度为v0的匀速直线运动,则:
t1=
水平向右做末速度为零的匀减速直线运动,则:
L=
由牛顿第二定律得:
QE=ma
解得:
E=2B0v0;
(3)带电粒子在区域Ⅱ和区域Ⅲ内做匀速圆周运动,同理由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式可得:
r2=
粒子从N点出发再回到N点的运动轨迹如图所示:
在区域Ⅰ中匀速圆周运动周期:T1=;
在区域Ⅰ中运动的时间:t2=×2=;
在区域Ⅱ和区域Ⅲ中匀速圆周运动周期:T2=;
在区域Ⅱ和区域Ⅲ中运动时间:t2=;
所以t=t2+t3=;
答:(1)该粒子的比荷为;
(2)该粒子从O点运动到N点的时间为,匀强电场的电场强度E为2B0v0;
(3)粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t为.
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【题目】直角坐标原点0处有一波源,t1=0时刻从平衡位置开始振动,t2=0.6s时形成的波形图如图所示。t3=2.4 s时M点第一次处于波峰。求:
(1)该波波速大小;
(2)M点的横坐标值及M点开始振动时的方向;
(3)从t1=0到t3=2.4 s,N点在振动过程中通过的路程。
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【题目】许多人造卫星都用太阳电池供电.太阳电池由许多电池板组成.某电池板不接负载时的电压是600μV,短路电流是30μA.则下列说法正确的是 ( )
A. 该电池板的电动势是600μV
B. 该电池板的内阻为20Ω
C. 如果将一20Ω的电阻同该电池板组成闭合回路,电源的输出功率为300W
D. 我们可以通过调节外电路的电阻值来调节该电池板的电动势
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【题目】磁场中某一点磁感应强度的方向是指在该点的
A. 小磁针静止时S极所指的方向
B. 小磁针静止时N极所指的方向
C. 通电直导线所受磁场力的方向
D. 运动电荷所受磁场力的方向
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【题目】某村在较远的地方建立了一座小型水电站,发电机的输出功率为100 kW,输出电压为500 V,输电导线的总电阻为10 Ω,导线上损耗的电功率为4 kW,该村的用电电压是220 V.
(1)输电电路如图下所示,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比;
(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW,则该村还可以装“220 V 40 W”的电灯多少盏?
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【题目】如图甲所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M、P之间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示,F0已知.下列判断正确的是:
A. 棒ab在ac之间的运动是匀加速直线运动
B. 棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动
C. 棒ab在ce之间可能先做加速度减小的运动,再做匀速运动
D. 棒ab经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为
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【题目】下列说法正确的是( )
A. 牛顿第一定律是科学家凭空想象出来的,没有实验依据
B. 牛顿第一定律无法用实验直接验证,因此是不成立的
C. 理想实验的思维方法与质点概念的建立一样,都是一种科学抽象的思维方法
D. 由伽利略的理想实验可知,运动的物体一定不受外力作用
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【题目】两颗靠得较近天体叫双星,它们以两者重心联线上的某点为圆心做匀速圆周运动,因而不至于因引力作用而吸引在一起,以下关于双星的说法中正确的是 ( )
A. 它们做圆周运动的角速度与其质量成反比
B. 它们做圆周运动的线速度与其质量成反比
C. 它们所受向心力与其质量成反比
D. 它们做圆周运动的半径与其质量成反比
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