分析 (1)根據(jù)半徑公式求出粒子在磁場Ⅰ中運動的半徑,從而得出粒子在磁場Ⅰ中運動半周回到y(tǒng)軸的距離;帶電粒子在Ⅱ場區(qū)內(nèi)作類平拋運動,根據(jù)牛二第二定律和運動學公式求出類平拋運動的時間以及水平位移.
(2)粒子在磁場Ⅰ中運動半周進入電場Ⅱ,做類平拋運動,然后進入電場Ⅲ,做曲線運動,恰好垂直邊界進入磁場Ⅳ,做半個圓周運動,又進入電場Ⅱ做類平拋運動,再進入電場Ⅲ做曲線運動,垂直邊界進入磁場Ⅰ,做半個圓周回到O點.
(3)根據(jù)粒子在磁場中的運動時間和在電場中運動的時間,求出總時間.
解答 解:(1)帶電粒子在磁場Ⅰ中運動的半徑為${R}_{1}=\frac{m{v}_{0}}{q{B}_{0}}$,
帶電粒子在Ⅰ磁場中運動了半周,回到y(tǒng)軸的坐標y=2R1=$\frac{2m{v}_{0}}{q{B}_{0}}$,
帶電粒子在Ⅱ場區(qū)內(nèi)作類平拋運動,根據(jù)牛頓第二定律得,帶電粒子運動的加速度a=$\frac{qE}{m}=\frac{q{B}_{0}{v}_{0}}{4m}$,
豎直方向上有:y=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$,水平方向上有:x=v0t,
聯(lián)立解得$t=\frac{4m}{q{B}_{0}}$,
${t}_{總}=\frac{4m}{q{B}_{0}}+\frac{2πm}{q{B}_{0}}$.
x=$\frac{4m{v}_{0}}{q{B}_{0}}$.
(2)根據(jù)運動的對稱性畫出粒子在場區(qū)Ⅲ的運動軌跡如圖所示.帶電粒子在場區(qū)Ⅳ運動的半徑是場區(qū)Ⅰ運動半徑的2倍,畫出粒子的運動軌跡,同樣根據(jù)運動的對稱性畫出粒子回到O點的運動軌跡如圖所示.
(3)帶電粒子在Ⅰ磁場中運動的時間正好為1個周期,故${t}_{1}=\frac{2πm}{q{B}_{0}}$,
帶電粒子在Ⅱ、Ⅲ兩個電場中運動的時間${t}_{2}=4t=\frac{16m}{q{B}_{0}}$,
帶電粒子在Ⅳ場中運動的時間為半個周期,運動時間${t}_{3}=\frac{2πm}{q{B}_{0}}$,
因為帶電粒子從O點飛出后到再次回到O點的時間t總=t1+t2+t3=$\frac{(4π+16)m}{q{B}_{0}}$.
答:(1)第一次回到x軸時的位置為x=$\frac{4m{v}_{0}}{q{B}_{0}}$.時間為$\frac{4m}{q{B}_{0}}+\frac{2πm}{q{B}_{0}}$.
(2)如圖所示.
(3)帶電粒子從0點飛出后到再次回到0點的時間為$\frac{(4π+16)m}{q{B}_{0}}$.
點評 本題考查了帶電粒子在磁場和電場中的運動,掌握處理類平拋運動的方法,對于圓周運動,關(guān)鍵會確定半徑和圓心以及圓心角.本題涉及的過程較多,要正確地畫出軌跡圖是關(guān)鍵.
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 如果合外力方向總跟速度方向垂直,則物體的速度大小不會改變,而物體的速度方向改變 | |
B. | 如果合外力方向跟速度方向之間的夾角為銳角,則物體的速率將增大,方向也會發(fā)生變化 | |
C. | 如果合外力方向跟速度方向之間的夾角為鈍角,則物體的速率將減小,方向也會發(fā)生變化 | |
D. | 如果合外力方向跟速度方向在同一條直線上,則物體的速度方向不改變,只是速度大小發(fā)生變化 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | $\sqrt{gh}$ | B. | $\sqrt{2gh}$ | C. | $\sqrt{3gh}$ | D. | 2$\sqrt{gh}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 由于電流表的分壓作用,使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 | |
B. | 由于電流表的分壓作用,使內(nèi)電阻的測量值大于真實值 | |
C. | 由于電壓表的分流作用,使內(nèi)電阻的測量值小于真實值 | |
D. | 由于電壓表的分流作用,使內(nèi)電阻的測量值大于真實值 | |
E. | 測出的電動勢與真實值相同 | |
F. | 測出的電動勢比真實值小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
序號 | 測量數(shù)據(jù) | 計算所得數(shù)據(jù) | ||
燈絲電壓/mV | 標阻電壓/mV | 燈絲電阻/Ω | 燈絲電阻率/mW | |
1 | 21.1 | 40.0 | 10.55 | 0.042 |
2 | 31.8 | 60.0 | 10.60 | 0.095 |
3 | 42.8 | 79.9 | 10.71 | 0.171 |
4 | 54.4 | 100.1 | 10.87 | 0.272 |
5 | 66.3 | 120.0 | 11.05 | 0.398 |
6 | 79.1 | 140.4 | 11.27 | 0.555 |
7 | 92.6 | 160.4 | 11.55 | 0.743 |
8 | 107.3 | 180.5 | 11.89 | 0.968 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 甲先擺到平衡位置 | B. | 乙先擺到平衡位置 | ||
C. | 甲、乙兩擺同時到達平衡位置 | D. | 無法判斷 |
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