【题目】(18分)如图甲所示,相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ,两极板中心各有一小孔、,两极板间电压的变化规律如图乙所示,正反向电压的大小均为,周期为。在时刻将一个质量为、电量为()的粒子由静止释放,粒子在电场力的作用下向右运动,在时刻通过垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力,不考虑极板外的电场)
(1)求粒子到达时的速度大小和极板距离
(2)为使粒子不与极板相撞,求磁感应强度的大小应满足的条件。
(3)若已保证了粒子未与极板相撞,为使粒子在时刻再次到达,且速度恰好为零,求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小
【答案】(1)(2)(3)
【解析】(1)粒子由至的过程中,根据动能定理得
①
由①式得
②
设粒子的加速度大小为,由牛顿第二定律得
③
由运动学公式得
④
联立③④式得
⑤
(2)设磁感应强度大小为B,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,
由牛顿第二定律得 ⑥
要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞,须满足
⑦
联立②⑥⑦式得
⑧
(3)设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为,有
⑨
联立②⑤⑨式得 ⑩
若粒子再次达到时速度恰好为零,粒子回到极板间应做匀减速运动,设匀减速运动的时间为,根据运动学公式得
⑾
联立式得
⑿
设粒子在磁场中运动的时间为
⒀
联立⑩⑿⒀式得
⒁
设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T,由式结合运动学公式得
⒂
由题意得
⒃
联立⒁⒂⒃式得
⒄
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】一汽缸竖直放在水平地面上,缸体质量M=10kg,活塞质量m=4kg,活塞横截面积S=2×10-3m2,活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,下面有气孔O与外界相通,大气压强p0=1.0×105 Pa。活塞下面与劲度系数k=2×103 N/m的轻弹簧相连,当汽缸内气体温度为127℃时弹簧为自然长度,此时缸内气柱长度L1=20cm,g取10m/s2,活塞不漏气且与缸壁无摩擦.现给封闭气体加热,则下列说法正确的是( )
A. 当缸内气柱长度L2=24cm时,缸内气体温度为720K
B. 当缸内气柱长度L2=24cm时,缸内气体温度为680K
C. 缸内气体温度上升到782.5K以上,气体将做等压膨胀
D. 缸内气体温度上升到1012.5K以上,气体将做等压膨胀
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图,A为竖直放置的导热性能极好的气缸,其质量M=60kg、高度L=9cm,B为气缸内的导热活塞,其质量m=10kg;B与水平地面间连有劲度系数k=100N/cm的轻弹簧,A与B的横截面积均为S=100cm2。初始状态下,气缸A内封闭着一定质量的气体,A、B和弹簧均静止,B与气缸底端相平。已知活塞与气缸间紧密接触且无摩擦,活塞厚度不计,外界大气压强P0=1×l05Pa。重力加速度g=10m/s2。
I.求初始状态下气缸内气体的压强;
Ⅱ.用力缓慢向下压气缸A(A的底端始终未接触地面),使活塞B下降2cm,求此时B到气缸顶端的距离。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度.
(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当:①_______;②_______.
(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个打点A、B、C、D、E、F为计数点,测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的频率为f,则打E点时重物速度的表达式为vE=_______;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出速度的二次方(v2)与距离(h)的关系图线,如图丙所示,则重力加速度g=_______m/s2.
(3)若当地的重力加速度值为9.8m/s2,你认为该同学测量值存在偏差的主要原因是_______.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】蹦极“是一项深受年轻人喜爱的极限运动,跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在腰间,从几十米高处跳下。如右图所示,某人做蹦极运动,他从高台由静止开始下落,下落过程不计空气阻力,设弹性绳原长为h0,弹性绳的弹性势能与其伸长蹦极”是一项深受年轻人喜爱的极限运动,跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在腰间,从几十米高处跳下.如图所示,某人做蹦极量的平方成正比.则他在从高台下落至最低点的过程中,他的动能Ek、弹性绳的弹性势能EP随下落高度h变化的关系图象可能正确的是
A. B.
C. D.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中的半圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知圆弧所在处场强大小都为E0,方向沿圆弧半径指向圆心O。离子质量为m、电荷量为q,QN=2d、PN=3d,离子重力不计。
(1)离子离开加速电场时的速度;
(2)求圆弧虚线对应的半径R的大小;
(3)若离子恰好能打在QN的中点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,水平桌面上放置一个倾角为45°的光滑楔形滑块A,一细线的一端固定于 楔形滑块A的顶端O处,细线另一端拴一质量为m=0.2 kg的小球。若滑块与小球一起以加速度a向左做匀加速运动(取g=10m/s2则下列说法正确的是( )
A. 当a=5m/s2时,滑块对球的支持力为
B. 当a=15m/s2时,滑块对球的支持力为半
C. 当a=5m/s2时,地面对A的支持力一定大于两个物体的重力之和
D. 当a=15m/s2时,地面对A的支持力一定小于两个物体的重力之和
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里).现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动.令表示MN两端电压的大小,则
A. ,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d
B. ,流过固定电阻R的感应电流由d经R到b
C. MN受到的安培力大小,方向水平向左
D. MN受到的安培力大小,方向水平向左
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,在倾角θ=37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ,磁感应强度B的大小为5 T,磁场宽度d=0.55 m,有一边长L=0.4 m、质量m1=0.6 kg、电阻R=2 Ω的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m2=0.4 kg的物体相连,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,将线框从图示位置由静止释放,物体到定滑轮的距离足够长.(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中,细线中的拉力为多少?
(2)当ab边刚进入磁场时,线框恰好做匀速直线运动,求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大?
(3)在(2)问中的条件下,若cd边恰离开磁场边界PQ时,速度大小为2 m/s,求整个运动过程中ab边产生的热量为多少?
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