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如图8-3-28所示,现有一质量为m、电荷量为e的电子从y轴上的P(0,a)点以初速度v0平行于x轴射出,为了使电子能够经过x轴上的Q(b,0)点,可在y轴右侧加一垂直于xOy平面向里、宽度为L的匀强磁场,磁感应强度大小为B,该磁场左、右边界与y轴平行,上、下足够宽(图中未画出).已知<a<,L<b.试求磁场的左边界距坐标原点的可能距离.(结果可用反三角函数表示)

图8-3-28

思路点拨:根据电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式并结合磁场的宽度,分情况进行讨论磁场左边界距坐标原点的距离.由半径公式求出半径,确定圆心,画出运动轨迹示意图,综合运用几何关系即可解得.

解析:设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,则

eBv0=m

解得r=.

(1)当r>L时,磁场区域及电子运动轨迹如图所示,由几何关系有

sinθ==

则磁场左边界距坐标原点的距离为

x1=b-L-[a-r(1-cosθ)]cotθ

x1=b-L-[a-(1-cosθ)]cotθ(其中θ=arcsin).

(2)当r≤L时,磁场区域及电子运动轨迹如下图所示,由几何关系得磁场左边界距坐标原点的距离为x2=b-

解得x2=b-.

答案:当r>L时,x1=b-L-[a-(1-cosα)]cotθ(其中θ=arcsin)

当r≤L时x2=b-


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?虹口区二模)为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统,光控开关又可采用光敏电阻来进行控制.光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表所示:
照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
(1)根据表中数据,请在图(1)给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线.根据图象可以发现,光敏电阻的阻值随照度的增大而
非线性减小
非线性减小
(只要求定性回答).
(2)如图(2)所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗,照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,在图(3)虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响),提供的器材如下:
性能如上表所示的光敏电阻Rp;电源E(电动势3V,内阻不计);定值电阻(R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ,限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干.

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科目:高中物理 来源: 题型:

在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,计时器所用电源的频率为50 Hz,如图2-1-9所示为做匀变速直线运动的小车带动的纸带的一些点,在每相邻的两点中间都有四个点未画出.时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是(单位:cm)8.78、16.08、21.87、26.16、28.94.由此可得出小车的加速度大小为_________ m/s2,方向________,经过2点的速度为___________.

图2-1-9

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科目:高中物理 来源: 题型:

一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.

(1)首先,他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动,数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω,如下表.请你根据表中的数据在图4-4-8所示的坐标上绘出F-ω的关系图像.

实验序号

1

2

3

4

5

6

7

8

F/N

2.42

1.90

1.43

0.97

0.76

0.50

0.23

0.06

ω/rad·s-1

28.8

25.7

22.0

18.0

15.9

13.0

8.5

4.3

(2)通过对图像的观察,兴趣小组的同学猜测Fω2成正比.你认为,可以通过进一步的转换,通过绘出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确.   

(3)在证实了F∝ω2之后,他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条F-ω图像,他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中,如图4-4-9所示.通过对三条图像的比较、分析、讨论,他们得出F∝ r的结论,你认为他们的依据是                 _____________________________   

(4)通过上述实验,他们得出:做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=2r,其中比例系数k的大小为__________,单位是________.

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图6-1-28所示,在同一水平面的两导轨相互平行,并在竖直向上的磁场中,一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5 A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8 A时,金属棒能获得2 m/s2的加速度.则磁场的磁感应强度为多少?

6-1-28

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