5.如圖所示,在x<0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),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(qiáng)磁場(chǎng).一帶電粒子自電場(chǎng)中的P點(diǎn)沿x軸正方向射出,恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后垂直于y軸從N點(diǎn)回到電場(chǎng)區(qū)域,并恰能返回P點(diǎn).已知P點(diǎn)坐標(biāo)為(-$\sqrt{3}$m,$\frac{3}{2}$m),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(jì)粒子重力.求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大;
(2)N點(diǎn)的坐標(biāo);
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大。

分析 (1)粒子從P點(diǎn)到O點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,抓住等時(shí)性求出勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.
(2)根據(jù)平行四邊形定則求出粒子在O點(diǎn)的速度,因?yàn)榱W釉诖艌?chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),出磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以N點(diǎn)的速度與O點(diǎn)的速度相等,粒子在N點(diǎn)的速度是P點(diǎn)的速度2倍,所以類平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是以前的二分之一,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出豎直位移,從而得出N點(diǎn)的坐標(biāo).
(3)根據(jù)幾何關(guān)系得出粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,結(jié)合半徑公式求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

解答 解:(1)設(shè)粒子從P到O時(shí)間為t,加速度為a,則L=v0t=$\sqrt{3}$m,
y=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{3}{2}$m;
由牛頓第二定律,可得qE=ma
由以上三式,可解得:E=$\frac{1×1{0}^{-15}}{2×1{0}^{-16}}×100$=500V/m;
(2)設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)速度為v,則:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+2a×\frac{3}{2}}$=20m/s,
所以粒子從N到P的時(shí)間:t′=$\frac{1}{2}$t
沿y軸位移:h=$\frac{1}{2}$at′2=$\frac{1}{2}×100×(\frac{1}{2}×\frac{\sqrt{3}}{10})^{2}$=$\frac{3}{8}$m,
因此N點(diǎn)坐標(biāo)為(0,$\frac{15}{8}m$)    
(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,設(shè)半徑為R.
粒子在O點(diǎn)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為30°    
由幾何關(guān)系可知:R+Rsin30°=$\frac{15}{8}m$,
又因?yàn)椋簈vB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$ 解得  B=$\frac{mv}{qR}$=$\frac{1×1{0}^{-15}×20}{2×1{0}^{-16}×\frac{5}{4}}$=80T.
答:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500V/m;
(2)N點(diǎn)的坐標(biāo)(0,$\frac{15}{8}m$);
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小80T.

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理清粒子整個(gè)過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,掌握處理類平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的方法,作出運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.有一勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)線與坐標(biāo)平面xOy平行,以原點(diǎn)為圓心,半徑r=5cm的圓周上任意一點(diǎn)P的電勢(shì)φ=40sinθ+25V,θ為O、P兩點(diǎn)連線與x軸的夾角,如圖所示,則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)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(cè)量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,圖1中R0是保護(hù)電阻(10Ω),R1是電阻箱(0~99.9Ω),R是滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)10V,內(nèi)阻很。

在保證安全和滿足要求的情況下,使測(cè)量范圍盡可能大.
實(shí)驗(yàn)具體步驟如下:
(i)連接好線路,將滑動(dòng)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(dāng)值,再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使A1示數(shù)I1=0.3A,記下此時(shí)電阻箱的阻值R1和A2的示數(shù)I2;
(iii)重復(fù)步驟(ii),再測(cè)量6組R1和I2的值;
根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答以下問題:
(1)如圖2為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路,請(qǐng)根據(jù)電路圖完成實(shí)物電路連線.
(2)測(cè)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(yīng)讓滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)得到的R1和I2的值,在坐標(biāo)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(cè)量物理量的符號(hào)表示).
(4)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)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(diǎn),入射點(diǎn)A、B到N點(diǎn)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(diǎn).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(shí)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(duì)同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)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(dá)c處.在此過程中,若不計(jì)摩擦和空氣阻力,下列說法正確的是( 。
A.繩拉力對(duì)物塊a做的功等于物塊a重力勢(shì)能的增加量
B.物塊a到達(dá)c點(diǎn)時(shí)加速度為零
C.繩拉力對(duì)物塊b做的功在數(shù)值上等于物塊b機(jī)械能的減少量
D.繩拉力對(duì)物塊b先做負(fù)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)間接入理想二極管,電壓表讀數(shù)為40V
C.在A、B兩點(diǎn)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(diǎn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)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(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a,a開始由平衡位置向上運(yùn)動(dòng);t=3s時(shí),質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最低點(diǎn),在下列說法中正確的是( 。
A.質(zhì)點(diǎn)d開始振動(dòng)后的振動(dòng)周期為4s
B.這列波的波長(zhǎng)為4m
C.t=4s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)e
D.t=5s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)最高點(diǎn)
E.在3s<t<4s這段時(shí)間質(zhì)點(diǎn)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(gè)裝置的豎直截面圖如圖所示.在O點(diǎn)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(diǎn)為圓心沿逆時(shí)針方向以角速度ω=$\frac{π}{8}$rad/s緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),在光屏上出現(xiàn)了移動(dòng)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(dāng)玻璃磚由圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)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(dòng)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(zhǎng)為1.8m的輕繩懸掛在固定點(diǎn)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(diǎn)與A發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,且無機(jī)械能損失,物塊與小球可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力.已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,木板B足夠長(zhǎng),g取10m/s2.求:
(1)B的最大速度;
(2)整個(gè)過程A對(duì)B的沖量.

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