分析 (1)粒子恰好不能從O3射出時(shí),到達(dá)O3速度為零.根據(jù)動(dòng)能定理求出此時(shí)板間電壓,由平衡條件求出質(zhì)量M.能量守恒定律求得電阻上產(chǎn)生的電熱.
(2)粒子從E射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域,從小孔O3射出,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由幾何知識(shí)求出半徑,再由牛頓定律求出B.根據(jù)軌跡,逐段求出時(shí)間,再求總時(shí)間.
解答 解:(1)設(shè)PQ棒勻速下滑時(shí)棒的速度為v,此時(shí)MN板間的電壓為U,由題意有:
$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=qU
解得U=$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2q}$
由力平衡得 Mg=B$\frac{U}{R}L$
解得M=$\frac{BLm}{2gqR}{v}_{0}^{2}$
MN之間的電壓:U=E=BLv
由能量守恒:Mgh=$\frac{1}{2}$Mv2+QR
聯(lián)立上述方程解得產(chǎn)生的電熱:QR=$\frac{BLmh}{2qR}{v}_{0}^{2}$-$\frac{{m}^{3}{v}_{0}^{6}}{16gBLR{q}^{3}}$
(2)粒子由E到O2過(guò)程中作半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),∠EO1O2=120°則粒子的偏轉(zhuǎn)角為60°,粒子運(yùn)動(dòng)的半徑:$R=\frac{r}{tan30°}=\sqrt{3}r$
qvB=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{R}$
解得B′=$\frac{m{v}_{0}}{\sqrt{3}qr}$
粒子后來(lái)從O3返回O2,進(jìn)入磁場(chǎng)后在偏轉(zhuǎn)60°從F點(diǎn)射出. 設(shè)粒子在圓形磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1:t1=$\frac{T}{6}+\frac{T}{6}$
周期:$T=\frac{2πR}{qB′}$
整理得:${t}_{1}=\frac{2\sqrt{3}πr}{3{v}_{0}}$
粒子在電場(chǎng)中往返運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2:由 L=$\frac{{0+v}_{0}}{2}•\frac{{t}_{2}}{2}$ 得 ${t}_{2}=\frac{4L}{{v}_{0}}$
故粒子從E點(diǎn)到F點(diǎn)所用的時(shí)間:t=t1+t2=$\frac{2\sqrt{3}πr+12L}{3{v}_{0}}$
答:(1)棒下落h的整個(gè)過(guò)程中,電阻上產(chǎn)生的電熱是$\frac{BLmh}{2qR}{v}_{0}^{2}$-$\frac{{m}^{3}{v}_{0}^{6}}{16gBLR{q}^{3}}$.
(2)粒子從E點(diǎn)到F點(diǎn)所用的時(shí)間是$\frac{2\sqrt{3}πr+12L}{3{v}_{0}}$.
點(diǎn)評(píng) 本題是粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)和電磁感應(yīng)的綜合.磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)常用方法是畫(huà)軌跡,由幾何知識(shí)求半徑.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 電阻R1兩端的電壓為50V | B. | 二極管的反向耐壓值應(yīng)大于50$\sqrt{2}$V | ||
C. | 原線圈的輸入功率為200W | D. | 通過(guò)R2的電流為$\sqrt{2}$A |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 最終兩導(dǎo)體棒都做勻速直線運(yùn)動(dòng) | |
B. | 最終兩導(dǎo)體棒都做勻加速直線運(yùn)動(dòng) | |
C. | 導(dǎo)體棒MN上的電流一直增大 | |
D. | 導(dǎo)體棒PQ上的電流先不斷增大后保持不變 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 0-t1時(shí)間內(nèi),升降機(jī)一定勻速運(yùn)動(dòng) | |
B. | 0-t1時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能減速上升 | |
C. | t1-t2時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能勻速上升 | |
D. | t1-t2時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能勻加速上升 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 核反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生的是輕核聚變反應(yīng) | |
B. | 核反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生的是重核裂變反應(yīng) | |
C. | 放射性同位素的半衰期由原子核內(nèi)部因素決定,與外部條件及其變化無(wú)關(guān) | |
D. | 放射性同位素的半衰期既與原子核內(nèi)部因素有關(guān),也與外部條件有關(guān) | |
E. | 核反應(yīng)過(guò)程中釋放的γ射線是波長(zhǎng)很短的電磁波,它具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 擴(kuò)散現(xiàn)象只發(fā)生在液體和氣體中 | |
B. | 從微觀角度看氣體的壓強(qiáng)大小由分子的平均動(dòng)能決定 | |
C. | 在一定溫度下,某種液體的飽和汽壓是一定的 | |
D. | 某種氣體在溫度升高的過(guò)程中對(duì)外放出熱量是可能的 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),運(yùn)行軌道的半徑是任意的 | |
B. | 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光具有粒子性 | |
C. | 電子束通過(guò)鋁箔時(shí)的衍射圖樣證實(shí)了電子具有波動(dòng)性 | |
D. | 原子核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了大角度散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
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