满分5 > 高中物理试题 >

如图甲所示,水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,电场强度E=×104 N/C....

如图甲所示,水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,电场强度E=×104 N/C.现将一重力不计、比荷=1×106 C/kg的正电荷从电场中的O点由静止释放,经过t0=1×10-5 s后,通过MN上的P点进入其上方的匀强磁场.磁场方向垂直于纸面向外,以电荷第一次通过MN时开始计时,磁感应强度按图乙所示规律周期性变化.

(1)求电荷进入磁场时的速度;

(2)求图乙中t=2×10-5 s时刻电荷与P点的距离;

(3)如果在P点右方d=100 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从 O点出发运动到挡板所需的时间.

 

(1)π×104 m/s (2)20 cm (3)1.4×10-4 s 【解析】 试题分析:(1)电荷在电场中做匀加速直线运动,则Eq=ma v0=at0 代入数据解得v0=π×104 m/s (2)当B1=T时,电荷运动的半径r1==0.2 m=20 cm 周期T1==4×10-5 s 当B2=T时,电荷运动的半径r2==10 cm 周期T2==2×10-5 s 故电荷从t=0时刻开始做周期性运动,其运动轨迹如图所示: t=2×10-5 s时刻电荷先沿大圆轨迹运动四分之一周期再沿小圆轨迹运动半个周期,恰好运动到MN上,则与P点的水平距离为r1=20 cm. (3)电荷从P点开始,其运动的周期为T=T1+T2+2t0=6×10-5 s,根据电荷 的运动情况可知,电荷每一个周期向右沿PN运动的距离为40 cm,故电荷到 达挡板前运动的完整周期数为2个,然后再运动T1,以90°角撞击到挡板上,故电荷从O点出发运动到挡板所需的总时间t总=t0+2T+T1 解得t总=1.4×10-4 s. 考点:带电粒子在电场及磁场中的运动 【名师点睛】本题是带电粒子在电场和磁场中运动的问题,电荷在电场中运动时,由牛顿第二定律和运动学公式结合研究是最常用的方法,也可以由动量定理处理.电荷在周期性磁场中运动时,要抓住周期性即重复性进行分析,根据轨迹求解时间。  
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

如图所示,在xOy平面内,紧挨着的三个“柳叶”形有界区域①②③内(含边界上)有磁感应强度为B的匀强磁场,它们的边界都是半径为a的圆,每个圆的端点处的切线要么与x轴平行,要么与y轴平行.①区域的下端恰在O点,①②区域在A点平滑连接,②③区域在C点平滑连接.大量质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子依次从坐标原点O以相同的速率、各种不同的方向射入第一象限内(含沿x轴、y轴方向),它们只要在磁场中运动,轨道半径就都为a.在y≤-a的区域,存在场强为E的沿-x 方向的匀强电场.整个装置在真空中,不计粒子重力和粒子之间的相互作用.求:

(1)粒子从O点出射时的速率v0

(2)这群粒子中,从O点射出至运动到x轴上的最长时间;

(3)这群粒子到达y轴上的区域范围.

 

查看答案

如图所示,一矩形金属框架与水平面成角θ=37°,宽L=0.4 m,上、下两端各有一个电阻R0=2 Ω,框架的其他部分电阻不计,框架足够长,垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T.ab为金属杆,与框架良好接触,其质量m=0.1 kg,电阻r=1.0 Ω,杆与框架的动摩擦因数μ=0.5.杆由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,上端电阻R0产生的热量Q0=0.5 J(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

(1)流过R0的最大电流;

(2)从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离;

(3)在时间1 s内通过ab杆某横截面的最大电荷量.

 

查看答案

在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN,相距为L,导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.有两根质量均为m的金属棒a、b,先将a棒垂直导轨放置,用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接,连接a棒的细线平行于导轨,由静止释放c,此后某时刻将b也垂直导轨放置,a、c此刻起做匀速运动,b棒刚好能静止在导轨上.a棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计.则下列说法错误的 (    )

A. 物块c的质量是2m

B. b棒放上导轨前,物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能

C. b棒放上导轨后,物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能

D. b棒放上导轨后,a棒中电流大小是

 

查看答案

如图甲所示,光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°斜向下的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态.规定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向为外力F的正方向,则在0~t1时间内,选项图中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( 

 

 

查看答案

如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则( 

A.小球带负电

B.小球做匀速圆周运动的半径为r=

C.小球做匀速圆周运动的周期为T=

D.若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期增加

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.