题目列表(包括答案和解析)
1.一铁块放在桌面上,下列关于铁块和桌面受力的论述中正确的是( )
A. 铁块和桌面之间有弹力作用,其原因是桌面发生了形变,铁块并未发生形变
B.桌面受到向下的弹力,是由于桌面发生了形变
C.桌面受到向下的弹力,是由于铁块发生了形变
D.铁块受到向上的弹力,是由于铁块发生了形变
7.河南省武陟一中2010届高三第一次月考如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)。已知t = 0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)(1)求电压U的大小。(2)求 t0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。
答案:(1)
(2)
(3)![]()
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[解析](1)t=o时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,t0时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负方向偏移的距离为l/2,则有
①
Eq=ma ②
l/2=at02/2 ③
联立以上三式,解得两极板间偏转电压为
④。
(2)t0/2时刻进入两极板的带电粒子,前t0/2时间在电场中偏转,后t0/2时间两极板没有电场,带电粒子做匀速直线运动。
带电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0=l/t0 ⑤
带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为
⑥
带电粒子离开电场时的速度大小为
⑦
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有
⑧
联立③⑤⑥⑦⑧式解得
⑨。
(3)2t0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为
⑩,
设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为
,则
,
联立③⑤⑩式解得
,带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧所对的圆心角为
,所求最短时间为
,带电粒子在磁场中运动的周期为
,联立以上两式解得
。
[考点]带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动
6. 江苏省淮阴中学2010届高三摸底考试如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力。求:
(1)微粒在磁场中运动的周期;
(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间;
(3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值。
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解:(1)由
(2分)
(2分)
得
(1分)
(2)粒子的运动轨迹将磁场边界分成n等分(n=2,3,4……)
由几何知识可得:
;
; (1分)
又
(1分)
得
(n=2,3,4……) (1分)
当n为偶数时,由对称性可得
(n=2,4,6……) (1分)
当n为奇数时,t为周期的整数倍加上第一段的运动时间,即
(n=3,5,7……)
(1分)
(3)由几何知识得
;
(1分)
且不超出边界须有:
(1分)
得
(1分)
当n=2时 不成立,如图 (1分)
比较当n=3、n=4时的运动半径,
知 当n=3时,运动半径最大,粒子的速度最大.
(2分)
得:
(1分)
5.
福建省龙岩二中2010届高三摸底考试如图所示,在x<0且y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面向里.磁感应强度大小为B,在x>0且y<0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场. 一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的M点沿y轴负方向垂直射入磁场,结果带电粒子从y轴的N点射出磁场而进入匀强电场,经电场偏转后打到x轴上的P点,已知
=
=
=l。不计带电粒子所受重力,求:
(1)带电粒子进入匀强磁场时速度的大小;
(2)带电粒子从射入匀强磁场到射出匀强电场所用的时间;
(3)匀强电场的场强大小.
解:(1)设带电粒子射入磁场时的速度大小为v,由带电粒子射入匀强磁场的方向和几何关系可知,带电粒子在磁场中做圆周运动,圆心位于坐标原点,半径为l。
(2)设带电粒子在磁场中运动时间为t1,在电场中运动的时间为t2,总时间为t。
t1
t2
t
(3)带电粒子在电场中做类平抛运动
所以
4.
广东省蓝田中学2010届高三摸底考试如图所示,宽度为L的足够长的平行金属导轨MN、PQ的电阻不计,垂直导轨水平放置一质量为m电阻为R的金属杆CD,整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中,导轨平面与水平面之间的夹角为θ,金属杆由静止开始下滑,动摩擦因数为μ,下滑过程中重力的最大功率为P,求磁感应强度的大小.
解:金属杆先加速后匀速运动,设匀速运动的速度为v,此时有最大功率,金属杆的电动势为:E=BLv)
回路电流 I =
安培力 F = BIL
金属杆受力平衡,则有:mgsinθ= F + μmgcosθ
重力的最大功率P = mgvsinθ (1分)
解得:B =
3.
四川省宜宾市2010届高三摸底测试如图所示,竖直平面内有两根相距为L电阻不计的光滑平行金属杆轨道,轨道与水平放置的平行金属板相连,极板距离为d,轨道间有垂直轨道平面向里磁感应强度为B的匀强磁场,一电阻为R与轨道接触良好的金属杆在轨道上匀速滑动时,极板间一电量为q质量为m的带正电粒子恰好静止,则杆的运动方向为 ,速度大小为
。
答案:向左 mgd/qBL
2.
福建省龙岩二中2010届高三摸底考试如图所示,水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷,a板带正电,两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,若一个带正电的液滴在两板间做直线运动,其运动的方向是 ( D )
A.沿竖直方向向下 B.沿竖直方向向上
C.沿水平方向向左 D.沿水平方向向右
1.山东省兖州市2010届高三上学期模块检测一束带电粒子以同一速度,并从同一位置进入匀强磁场,在磁场中它们的轨迹如图所示.粒子
的轨迹半径为
,粒子
的轨迹半径为
,且
,
、
分别是它们的带电量,则
( C
)
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A.
带负电、
带正电,荷质比之比为![]()
B.
带负电、
带正电,荷质比之比为![]()
C.
带正电、
带负电,荷质比之比为![]()
D.
带正电、
带负电,荷质比之比为![]()
23.(10分)如图所示,质量M=8kg的小车放在光滑水平面上,在小车的右端加一水平恒力F,F=8N,当小车速度达到1.5m/s时,在小车的前端轻轻放上一个大小不计,质量m=2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,求物体从放上小车开始经过t=1.5s通过的位移大小(g=10m/s2)
22.(10分)在水平地面上放一木板B,重力为G2=100N,再在木板上放一货箱A,
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