如图甲所示,M、N是相距为d=0.1 m竖直放置的平行金属板,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.1 T。P、 Q为水平放置的两平行金属板,用导线将P与M、Q与N分别连接;A为绝缘挡板;C为平行于P和Q的荧光屏;A、P、Q、C的中间各有一个小孔,所有小孔在同一竖直中轴线上。荧光屏C的上方有垂直于纸面向里、磁感应强度为B2=0.01 T的匀强磁场。现有大量的正负离子混合物,以某一相同的速度垂直于磁场竖直向上射入金属板MN之间,离子的比荷的绝对值均为C/kg。仅能在P与Q、M与N之间形成电场,极板间形成的电场均可视为匀强电场,且忽略电场的边缘效应,不计离子重力。
(1) 判断金属板M的带电性质,并求出在N、M两板之间电场稳定后,电势差UNM与离子入射速度v之间的关系;
(2) 若离子以v1=3.0×105 m/s的速度射入磁场,在荧光屏上将出现由正、负离子形成的两个亮点,求两亮点到荧光屏小孔的距离之比;
(3) 若离子以v2=1.0×105 m/s的速度射入磁场,因某种原因,实际上离子通过C板上的小孔时会在竖直平面内形成一个发散角2θ(如图乙),所有离子速率仍相同。求荧光屏上亮点的长度Δx及同一时刻通过小孔的离子打到荧光屏上的最长时间差Δt。(已知θ=0.1415弧度,cosθ=0.99)
高二物理解答题困难题
如图甲所示,M、N是相距为d=0.1 m竖直放置的平行金属板,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.1 T。P、 Q为水平放置的两平行金属板,用导线将P与M、Q与N分别连接;A为绝缘挡板;C为平行于P和Q的荧光屏;A、P、Q、C的中间各有一个小孔,所有小孔在同一竖直中轴线上。荧光屏C的上方有垂直于纸面向里、磁感应强度为B2=0.01 T的匀强磁场。现有大量的正负离子混合物,以某一相同的速度垂直于磁场竖直向上射入金属板MN之间,离子的比荷的绝对值均为C/kg。仅能在P与Q、M与N之间形成电场,极板间形成的电场均可视为匀强电场,且忽略电场的边缘效应,不计离子重力。
(1) 判断金属板M的带电性质,并求出在N、M两板之间电场稳定后,电势差UNM与离子入射速度v之间的关系;
(2) 若离子以v1=3.0×105 m/s的速度射入磁场,在荧光屏上将出现由正、负离子形成的两个亮点,求两亮点到荧光屏小孔的距离之比;
(3) 若离子以v2=1.0×105 m/s的速度射入磁场,因某种原因,实际上离子通过C板上的小孔时会在竖直平面内形成一个发散角2θ(如图乙),所有离子速率仍相同。求荧光屏上亮点的长度Δx及同一时刻通过小孔的离子打到荧光屏上的最长时间差Δt。(已知θ=0.1415弧度,cosθ=0.99)
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图甲所示,M、N是相距为d=0.1 m竖直放置的平行金属板,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.1 T。P、 Q为水平放置的两平行金属板,用导线将P与M、Q与N分别连接;A为绝缘挡板;C为平行于P和Q的荧光屏;A、P、Q、C的中间各有一个小孔,所有小孔在同一竖直中轴线上。荧光屏C的上方有垂直于纸面向里、磁感应强度为B2=0.01 T的匀强磁场。现有大量的正负离子混合物,以某一相同的速度垂直于磁场竖直向上射入金属板MN之间,离子的比荷的绝对值均为C/kg。仅能在P与Q、M与N之间形成电场,极板间形成的电场均可视为匀强电场,且忽略电场的边缘效应,不计离子重力。
(1) 判断金属板M的带电性质,并求出在N、M两板之间电场稳定后,电势差UNM与离子入射速度v之间的关系;
(2) 若离子以v1=3.0×105 m/s的速度射入磁场,在荧光屏上将出现由正、负离子形成的两个亮点,求两亮点到荧光屏小孔的距离之比;
(3) 若离子以v2=1.0×105 m/s的速度射入磁场,因某种原因,实际上离子通过C板上的小孔时会在竖直平面内形成一个发散角2θ(如图乙),所有离子速率仍相同。求荧光屏上亮点的长度Δx及同一时刻通过小孔的离子打到荧光屏上的最长时间差Δt。(已知θ=0.1415弧度,cosθ=0.99)
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,在以O为圆心,半径为R=10cm的圆形区域内,有一个水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.1T,方向垂直纸面向外。竖直平行放置的两金属板A、K相距d=20mm,接在如图所示的电路中,电源电动势E=91V,内阻r=1Ω定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω,S1、S2为A、K板上的两个小孔,且S1、S2跟O点在垂直极板的同一直线上,=2R。另有一水平放置的足够长的荧光屏D,O点跟荧光屏D之间的距离为H=2R。比荷为2×105C/kg的正离子流由S1进入电场后,通过S2向磁场中心射去,通过磁场后落到荧光屏D上。离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计。问:调节滑动变阻器滑片P的位置,正离子到达荧光屏的最大范围多大。
高二物理计算题困难题查看答案及解析
(9分)如图所示,在两个水平平行金属极板间存在着竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度和磁感应强度的大小分别为E=2×106 N/C和B1=0.1 T,极板的长度l=m,间距足够大.在板的右侧还存在着另一圆形区域的匀强磁场,磁场的方向为垂直于纸面向外,圆形区域的圆心O位于平行金属极板的中线上,圆形区域的半径R=m.有一带正电的粒子以某速度沿极板的中线水平向右飞入极板后恰好做匀速直线运动,然后进入圆形磁场区域,飞出圆形磁场区域后速度方向偏转了60°,不计粒子的重力,粒子的比荷=2×108 C/kg.
(1)求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小;
(2)在其他条件都不变的情况下,将极板间的磁场B1撤去,为使粒子飞出极板后不能进入圆形区域的磁场,求圆形区域的圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足的条件.
【答案】(1)0.1T;(2)d>(或d≥);
【解析】
(1)设粒子的初速度大小为v,粒子在极板间匀速直线运动,则:qvB1=qE,
设粒子在圆形区域磁场中做圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律得:qvB2=m,
粒子运动轨迹如图所示,粒子速度方向偏转了60°,由数学知识可得:r=Rcot30°,解得:B2=0.1T;
(2)撤去磁场B1后,粒子在极板间做平抛运动,设在板间运动时间为t,运动的加速度为a,
飞出电场时竖直方向的速度为vy,速度的偏转角为θ,由牛顿第二定律得:qE=ma,
水平方向:l=vt,竖直方向:vy=at,tanθ=,解得:tanθ=,即θ=30°,设粒子飞出电场后速度恰好与圆形区域的边界相切时,圆心O离极板右边缘的水平距离为d,
如图所示,则,解得:d =
所以d>(或d≥);
考点:带电粒子在电场及在磁场中的运动.
【题型】计算题
【适用】较难
【标题】2014-2015学年江西临川区第一中学高二下期期末考试物理卷(带解析)
【关键字标签】
【结束】
(10分)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30 m.导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=0.40 Ω.导轨上停放一质量m=0.10 kg、电阻r=0.20 Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始运动,电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑,获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示.
(1)利用上述条件证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度的大小;
(2)求第2 s末外力F的瞬时功率;
(3)如果水平外力从静止开始拉动杆2 s所做的功W=0.35 J,求金属杆上产生的焦耳热
高二物理计算题困难题查看答案及解析
如图所示,在两个水平平行金属极板间存在着竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度和磁感应强度的大小分别为E=2×106N/C和B1=0.1T,极板的长度,间距足够大.在板的右侧还存在着另一圆形区域的匀强磁场,磁场的方向为垂直于纸面向外,圆形区域的圆心O位于平行金属极板的中线上,圆形区域的半径。有一带正电的粒子以某速度沿极板的中线水平向右飞入极板后恰好做匀速直线运动,然后进入圆形磁场区域,飞出圆形磁场区域后速度方向偏转了60°,不计粒子的重力,粒子的比荷。
(1)求粒子沿极板的中线飞入的初速度v0;
(2)求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小;
(3)在其他条件都不变的情况下,将极板间的磁场B1撤去,为使粒子飞出极板后不能进入圆形区域的磁场,求圆形区域的圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足的条件.
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,在两个水平平行金属极板间存在着竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度和磁感应强度的大小分别为E=2×106N/C和B1=0.1T,极板的长度l=m,间距足够大.在板的右侧还存在着另一圆形区域的匀强磁场,磁场的方向为垂直于纸面向外,圆形区域的圆心O位于平行金属极板的中线上,圆形区域的半径R=m。有一带正电的粒子以某速度沿极板的中线水平向右飞入极板后恰好做匀速直线运动,然后进入圆形磁场区域,飞出圆形磁场区域后速度方向偏转了60°,不计粒子的重力,粒子的比荷=2×108C/kg。
(1)求粒子沿极板的中线飞入的初速度v0;
(2)求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小;
(3)在其他条件都不变的情况下,将极板间的磁场B1撤去,为使粒子飞出极板后不能进入圆形区域的磁场,求圆形区域的圆心O离极板右边缘的水平距离d应满足的条件。
高二物理简答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ,相距L=0.40m,导轨上端接一电阻 R=1.5Ω,导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.有质量m=0.02kg,阻值为r=0.5Ω的导体棒AB紧挨导轨,沿着导轨由静止开始下落,其他部分的电阻及接触电阻均不计.
问:(1)导体棒AB在下落过程中,产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向.
(2)导体棒能达到的最大速度是多少?
(3)从静止释放到达最大速度过程中,若下降高度h=8m,则回路中产生的电能是多少?
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ,相距L=0.40m,导轨上端接一电阻 R=1.5Ω,导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.有质量m=0.02kg,阻值为r=0.5Ω的导体棒AB紧挨导轨,沿着导轨由静止开始下落,其他部分的电阻及接触电阻均不计.
问:(1)导体棒AB在下落过程中,产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向.
(2)导体棒能达到的最大速度是多少?
(3)从静止释放到达最大速度过程中,若下降高度h=8m,则回路中产生的电能是多少?
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ,相距L=0.40 m,导轨上端接一电阻R=1.5 Ω,导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T.有质量m=0.02 kg,阻值为r=0.5 Ω的导体棒AB紧挨导轨,沿着导轨由静止开始下落,其他部分的电阻及接触电阻均不计.
(1)导体棒AB在下落过程中,判断产生的感应电流的方向?
(2)导体棒能达到的最大速度是多少?
(3)从静止释放到达最大速度时下降高度h=8 m,则回路中产生的电能是多少?
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ,相距L=0.40 m,导轨上端接一电阻R=1.5 Ω,导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T。有质量m=0.02 kg,阻值为r=0.5 Ω的导体棒AB紧贴导轨,沿着导轨由静止开始下落,其他部分的电阻及接触电阻均不计(g=10m/s2)。求:
(1)导体棒能达到的最大速度?
(2)从静止释放到达最大速度过程中,若下降高度h=8.0 m,回路中产生的电能?
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