分析 (1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,由類平拋運動規(guī)律可言求出粒子的初速度.根據(jù)動能定理求出加速電壓的大�。�
(2)根據(jù)豎直方向上偏轉(zhuǎn)位移,結(jié)合幾何關(guān)系求出帶電粒子進入磁場時離O點的距離.
(3)求出粒子在離開電場到進入磁場的時間,求出粒子在勻強磁場中的運動時間,最后求出總的運動時間.
解答 解:(1)粒子運動軌跡如圖所示:
帶電粒子在電場中做類平拋運動,
粒子垂直射入磁場,則速度偏向角為30°,
粒子離開磁場時的豎直分速度:vy=at=qU2md•lv0,
豎直分速度與水平分速度之比:\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}=tan30°,
代入數(shù)據(jù)解得:{v}_{0}=3×1{0}^{4}m/s,
根據(jù)q{U}_{1}=\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}得:{U}_{1}=\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{2q}=\frac{9×1{0}^{8}}{2×\sqrt{3}×1{0}^{6}}=150\sqrt{3}V.
(2)粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)位移為:y=\frac{1}{2}a{t}^{2}=\frac{1}{2}\frac{q{U}_{2}}{md}\frac{{l}^{2}}{{{v}_{0}}^{2}},
代入數(shù)據(jù)解得:y=\frac{\sqrt{3}}{6}m,
根據(jù)幾何關(guān)系得,帶電粒子進入磁場時離O點的距離為:
s1=(d-y)cos30°=(0.5-\frac{\sqrt{3}}{6})×\frac{\sqrt{3}}{2}m=\frac{\sqrt{3}-1}{4}m.
(3)粒子離開電場的速度為:
v=\frac{{v}_{0}}{cos30°}=\frac{3×1{0}^{4}}{\frac{\sqrt{3}}{2}}m/s=2\sqrt{3}×1{0}^{4}m/s,
粒子離開電場后做勻速直線運動,直線運動距離:
s2=(d-y)sin30°,
代入數(shù)據(jù)解得:s2=\frac{3-\sqrt{3}}{12}m,
則運動時間為:{t}_{1}=\frac{{s}_{2}}{v},
代入數(shù)據(jù)解得:{t}_{1}=\frac{\sqrt{3}-1}{24}×1{0}^{-4}s,
粒子進入磁場后的軌道半徑為R,R=\frac{mv}{qB},
代入數(shù)據(jù)解得:R=\frac{\sqrt{3}}{4}m,
因為{s}_{1}=\frac{\sqrt{3}-1}{4}m,
由正弦定理得:\frac{R}{sin120°}=\frac{R-{s}_{1}}{sinθ},
解得θ=30°,
由此可知,帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度為30°,
由在磁場中的運動時間為:t2=\frac{1}{12}T=\frac{1}{12}×\frac{2πm}{qB}
代入數(shù)據(jù)解得:t2=\frac{π}{48}×1{0}^{-4}s
則總運動時間為:t=t1+t2=(\frac{\sqrt{3}-1}{24}+\frac{π}{48})×1{0}^{-4}s.
答:(1)加速電壓U1的大小為150\sqrt{3}V.
(2)帶電粒子進入磁場時離O點的距離為\frac{\sqrt{3}-1}{4}m.
(3)帶電粒子從離開電場到離開磁場的總時間為(\frac{\sqrt{3}-1}{24}+\frac{π}{48})×1{0}^{-4}s..
點評 考查帶電粒子做勻速圓周運動與類平拋運動中,用牛頓第二定律與運動學(xué)公式,并結(jié)合幾何關(guān)系來處理這兩種運動,強調(diào)運動的分解,并突出準(zhǔn)確的運動軌跡圖.
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. | A點的電場強度等于B點的電場強度 | |
B. | B、D兩點的電場強度及電勢均相同 | |
C. | 一電子由B點沿B→C→D路徑移至D點,電勢能先減小后增大 | |
D. | 一電子由C點沿C→O→A路徑移至A點,電場力對其先做負(fù)功后做正功 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | C,D兩點的電場強度不同,電勢相同 | |
B. | C,D兩點的電場強度相同,電勢不同 | |
C. | 將一正電荷從C點移到D點,電場力對該正電荷先做正功,然后做負(fù)功 | |
D. | 將一正電荷從C點移到D點,電場力對該正電荷先做負(fù)功,然后做正功 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 當(dāng)滑塊上升到最大高度時,滑塊的速度為零 | |
B. | 滑塊運動過程中機械能守恒 | |
C. | 滑塊離開小車時的速度與滑上小車時的速度大小相等 | |
D. | 滑塊B在小車上運動的過程中,滑塊與小車組成的系統(tǒng)動量不守恒 |
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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:2017屆江西省宜春市高三上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題
小亮觀賞跳雪比賽,看到運動員先后從坡頂水平躍出后落到斜坡上.斜坡長80m,如圖所示,某運動員的落地點B與坡頂A的距離L=75m,斜面傾角為37°,忽略運動員所受空氣阻力.重力加速度取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求運動員在空中的飛行時間;
(2)小亮認(rèn)為,無論運動員以多大速度從A點水平躍出,他們落到斜坡時的速度方向都相同.你是否同意這一觀點?請通過計算說明理由;
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科目:高中物理 來源:2017屆黑龍江省伊春市高三上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖所示,所有軌道均光滑,軌道AB與水平面的夾角為θ=37°,A點距水平軌道的高度為H=1.8m.一無動力小滑車質(zhì)量為m=1.0kg,從A點沿軌道由靜止滑下,經(jīng)過水平軌道BC再滑入圓形軌道內(nèi)側(cè),圓形軌道半徑R=0.5m,通過圓形軌道最高點D然后從水平軌道E點飛出,E點右側(cè)有一壕溝,E、F兩點的豎直高度差h=1.25m,水平距離s=2.6m.不計小滑車通過B點時的能量損失,小滑車在運動全過程中可視為質(zhì)點,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小滑車從A滑到B所經(jīng)歷的時間;
(2)在圓形軌道最高點D處小滑車對軌道的壓力大��;
(3)要使小滑車既能安全通過圓形軌道又不掉進壕溝,則小滑車至少應(yīng)從離水平軌道多高的地方由靜止滑下.
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | V1>V2 | B. | V2>V3 | C. | a1>a2 | D. | a2>a3 |
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