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5.如圖所示,在x<0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,在第一象限傾斜直線OM的下方和第四象限內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場.一帶電粒子自電場中的P點沿x軸正方向射出,恰好經(jīng)過坐標原點O進入勻強磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后垂直于y軸從N點回到電場區(qū)域,并恰能返回P點.已知P點坐標為(-3m,32m),帶電粒子質(zhì)量為m=1.0×10-15kg,電荷量為q=2.0×10-16C,初速度為v0=10m/s,不計粒子重力.求:
(1)勻強電場的電場強度大�。�
(2)N點的坐標;
(3)勻強磁場的磁感應強度大�。�

分析 (1)粒子從P點到O點做類平拋運動,根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式,抓住等時性求出勻強電場的電場強度大�。�
(2)根據(jù)平行四邊形定則求出粒子在O點的速度,因為粒子在磁場中做勻速圓周運動,出磁場后做勻速直線運動,所以N點的速度與O點的速度相等,粒子在N點的速度是P點的速度2倍,所以類平拋運動的時間是以前的二分之一,結(jié)合運動學公式求出豎直位移,從而得出N點的坐標.
(3)根據(jù)幾何關(guān)系得出粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑,結(jié)合半徑公式求出磁感應強度的大�。�

解答 解:(1)設(shè)粒子從P到O時間為t,加速度為a,則L=v0t=3m,
y=12at2=32m;
由牛頓第二定律,可得qE=ma
由以上三式,可解得:E=1×10152×1016×100=500V/m;
(2)設(shè)粒子運動到N點時速度為v,則:v=v20+2a×32=20m/s,
所以粒子從N到P的時間:t′=12t
沿y軸位移:h=12at′2=12×100×12×3102=38m,
因此N點坐標為(0,158m)    
(3)粒子在磁場中運動軌跡如圖所示,設(shè)半徑為R.
粒子在O點時速度方向與y軸負方向的夾角為30°    
由幾何關(guān)系可知:R+Rsin30°=158m
又因為:qvB=mv2R 解得  B=mvqR=1×1015×202×1016×54=80T.
答:(1)勻強電場的電場強度大小為500V/m;
(2)N點的坐標(0,158m);
(3)勻強磁場的磁感應強度大小80T.

點評 解決本題的關(guān)鍵理清粒子整個過程中的運動規(guī)律,掌握處理類平拋運動和圓周運動的方法,作出運動軌跡,結(jié)合牛頓第二定律、運動學公式進行求解.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.有一勻強電場,電場線與坐標平面xOy平行,以原點為圓心,半徑r=5cm的圓周上任意一點P的電勢φ=40sinθ+25V,θ為O、P兩點連線與x軸的夾角,如圖所示,則該勻強電場的電場強度大小為( �。�
A.60V/mB.600V/mC.80V/mD.800V/m

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

16.如圖1是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,圖1中R0是保護電阻(10Ω),R1是電阻箱(0~99.9Ω),R是滑動變阻器,A1是電流表(0~0.6A,內(nèi)阻r1未知),A2是電流表(0~0.6A,內(nèi)阻r2為5.0Ω),E是電源(電動勢10V,內(nèi)阻很�。�

在保證安全和滿足要求的情況下,使測量范圍盡可能大.
實驗具體步驟如下:
(i)連接好線路,將滑動變阻器R調(diào)到最大;
(ii)閉合S,從最大值開始調(diào)節(jié)電阻箱R1,先調(diào)R1為適當值,再調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使A1示數(shù)I1=0.3A,記下此時電阻箱的阻值R1和A2的示數(shù)I2
(iii)重復步驟(ii),再測量6組R1和I2的值;
根據(jù)實驗回答以下問題:
(1)如圖2為本實驗的實物電路,請根據(jù)電路圖完成實物電路連線.
(2)測得一組R1和I2值后,調(diào)整電阻箱R1,使其阻值變小,要使A1示數(shù)仍為I1=0.3A,應讓滑動變阻器R接入電路的阻值變大(選填“不變”、“變大”或“變小”).
(3)根據(jù)實驗得到的R1和I2的值,在坐標紙上畫出R1與I2的關(guān)系如圖3,圖線是一條直線,設(shè)直線的斜率為k,則Rx=kI1-r2(用題中已知量和測量物理量的符號表示).
(4)根據(jù)以上實驗得出Rx=30.5Ω.

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13.如圖所示,a、b為兩束不同頻率的單色光,以45°的入射角射到平行玻璃磚的上表面,直線OO′與玻璃磚垂直且與其上表面交于N點,入射點A、B到N點的距離相等,經(jīng)玻璃磚上表面折射后兩束光相交于圖中的P點.下列說法正確的是( �。�
A.在真空中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度
B.在玻璃中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度
C.如果同時增大入射角(入射角始終小于\frac{π}{2}),那么,a光在下表面先發(fā)生全反射
D.對同一雙縫干涉實驗裝置,a光的干涉條紋比b光的干涉條紋窄

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

20.如圖所示,光滑固定的豎直桿上套有小物塊a,不可伸長的輕質(zhì)細繩通過大小可忽略的定滑輪連接物塊a和小物塊b,虛線cd水平.現(xiàn)由靜止釋放兩物塊,物塊a從圖示位置上升,并恰好能到達c處.在此過程中,若不計摩擦和空氣阻力,下列說法正確的是( �。�
A.繩拉力對物塊a做的功等于物塊a重力勢能的增加量
B.物塊a到達c點時加速度為零
C.繩拉力對物塊b做的功在數(shù)值上等于物塊b機械能的減少量
D.繩拉力對物塊b先做負功后做正功

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10.一理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1=1000匝,副線圈匝數(shù)為n2=200匝,將原線圈接在u=200\sqrt{2}sin100πt(V)的交流電壓上,副線圈上電阻R和理想交流電壓表并聯(lián)接入電路,現(xiàn)在A、B兩點間接入不同的電子元件,則下列說法正確的是(  )
A.在A、B兩點間串聯(lián)一只電阻R,穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為0.2Wb/s
B.在A、B兩點間接入理想二極管,電壓表讀數(shù)為40V
C.在A、B兩點間接入一只電容器,只提高交流電頻率,電壓表讀數(shù)增大
D.在A、B兩點間接入一只電感線圈,只提高交流電頻率,電阻R消耗電功率增大

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17.如圖所示,沿波的傳播方向上有間距均為1m的五個質(zhì)點a、b、c、d、e,均靜止在各自的平衡位置.一列橫波以1m/s的速度水平向右傳播,t=0s時到達質(zhì)點a,a開始由平衡位置向上運動;t=3s時,質(zhì)點a第一次到達最低點,在下列說法中正確的是(  )
A.質(zhì)點d開始振動后的振動周期為4s
B.這列波的波長為4m
C.t=4s時刻波恰好傳到質(zhì)點e
D.t=5s時刻質(zhì)點b到達最高點
E.在3s<t<4s這段時間質(zhì)點c的速度方向向上

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.MN為水平放置的光屏,在其正下方有一半圓柱形玻璃磚,玻璃磚的平面部分ab與光屏平行且過圓心O,平面ab與屏間距離為d=0.2m,整個裝置的豎直截面圖如圖所示.在O點正下方有一光源S,發(fā)出的一束單色光沿半徑射入玻璃磚,通過圓心O再射到屏上.現(xiàn)使玻璃磚在豎直面內(nèi)以O(shè)點為圓心沿逆時針方向以角速度ω=\frac{π}{8}rad/s緩慢轉(zhuǎn)動,在光屏上出現(xiàn)了移動的光斑.已知單色光在這種玻璃中的折射率為n=\sqrt{2},求:
①當玻璃磚由圖示位置轉(zhuǎn)動多長時間屏上光斑剛好徹底消失;
②玻璃磚由圖示位置轉(zhuǎn)到光斑剛好徹底消失的過程中,光斑在屏上移動的距離s.

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15.質(zhì)量為M=5kg的木板B靜止于光滑水平面上,物塊A質(zhì)量為1kg,停在B的左端,質(zhì)量也為1kg的小球用長為1.8m的輕繩懸掛在固定點O上,將輕繩拉直至水平位置后,由靜止釋放小球,小球在最低點與A發(fā)生碰撞,碰撞時間極短,且無機械能損失,物塊與小球可視為質(zhì)點,不計空氣阻力.已知A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,木板B足夠長,g取10m/s2.求:
(1)B的最大速度;
(2)整個過程A對B的沖量.

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