【题目】如图所示,圆心为O、半径为R的圆形区域I内有磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁场区域I右侧有一宽度也为R、足够长区域Ⅱ,区域Ⅱ内有方向向右的匀强电场,区域Ⅱ左右边界CD、FG与电场垂直,区域I边界上过A点的切线与电场线平行且与FG交于G点,FG右侧为方向向外、磁感应强度大小为B2的匀强磁场区域Ⅲ。在FG延长线上距G点为R处的M点放置一长为3R的荧光屏MN,荧光屏与FG成θ=53°角。在A点处有一个粒子源,能沿纸面向区域I内各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为+q且速率相同的粒子,其中沿AO方向射入磁场的粒子,恰能平行于电场方向进入区域Ⅱ并垂直打在荧光屏上(不计粒子重力及其相互作用)
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(1)求粒子的初速度大小v0和电场的电场强度大小E;
(2)求荧光屏上的发光区域长度△x;
(3)若改变区域Ⅲ中磁场的磁感应强度大小,要让所有粒子全部打中荧光屏,求区域Ⅲ中磁场的磁感应强度大小应满足的条件。
【答案】(1)
;
(2)
(3)
【解析】(1)如图甲所示,分析可知,粒子在区域I中的运动半径为R,由向心力
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公式可得
,解得![]()
因粒子垂直打在荧光屏上,由题意可知,在区域Ⅲ中的运动半径为2R,由向心力公式可得
,解得![]()
粒子在电场中加速运动,由动能定理得
解得电场强度大小![]()
(2)如图乙所示,
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分析可知,速度方向与电场方向平行向左射入区域I中的粒子将平行电场方向从区域I中最高点穿出,打在离M点x1处的屏上,由几何关系得![]()
解得![]()
速度方向与电场方向平行向右射人区域I中的粒子将平行电场方向从区域I中最低点穿出,打在离M点
处的屏上,由几何关系得![]()
解得![]()
分析可知所有粒子均未平行于FG方向打在板上,因此荧光屏上的发光区域长度
。
(3)如图丙所示,
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从区域I中最高点穿出的粒子恰好打在M点时,有![]()
由向心力公式有
,解得
若粒子平行于FG方向打中N点时,由几何关系得![]()
粒子在区域中的射入点距离M点
,显然粒子不可能平行于FG方向打中N点
即从G点进入区域Ⅲ打中N点的粒子运动半径为最大允许半径,由几何关系得![]()
得
由向心力公式有
,解得
要让所有粒子全部打中荧光屏,区域Ⅲ中的磁感应强度大小应满是的条件是: ![]()
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【题目】原子核的链式反应可以在人工控制下进行,使释放的核能能够为人类的和平建设服务。链式反应的核反应方程式为
,X是某种粒子,a是X粒子的个数,用mn、mu、mBa、mKr分别表示中子、
核、
核、
核的质量,mX表示X粒子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的是
A. X为中子,a=2
B. 核反应生成的核废料具有放射性
C. 核反应过程中,mu +mn =mBa+mKr+a mX
D. 上述核反应中放出的核能△E=(mU-mBa-mKr-amX)c2
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【题目】如图所示,质量为m的木块A放在水平面上的质量为M的斜面B上,现用大小相等方向相反的两个水平推力F分别作用在A、B上,A、B均保持静止不动。则( )
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A. A与B之间一定存在摩擦力 B. B与地面之间一定存在摩擦力
C. B对A的支持力一定等于mg D. 地面对B的支持力大小一定等于(m+M)g
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【题目】通过理论分析可得出弹簧的弹性势能公式Ep=
kL2(式中k为弹簧的劲度系数,L为弹簧长度的变化量).为验证这一结论,A、B两位同学设计了以下的实验:
①两位同学首先都进行了如图甲所示的实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球,稳定后测得弹簧伸长量d.②A同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验:将这根弹簧竖直地固定在水平桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插销压缩弹簧.拔掉插销时,弹簧对小球做功,使小球弹起,测得弹簧的压缩量l和小铁球上升的最大高度H.③B同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验:将这根弹簧放在水平桌面上,一端固定在竖直墙上,另一端被小铁球压缩,测得压缩量为l′,释放弹簧后,小铁球从高为h的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为L.
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(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验目的是为了确定什么物理量?请用m、d、g表示所求的物理量________.
(2)如果Ep=
kL2成立,
A同学测出的物理量l′与d,H的关系式是:l′=________.
B同学测出的物理量l与d,h、L的关系式是:l=________.
(3)试分别分析两位同学实验误差的主要来源:__________________________________.
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【题目】如图所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面上,导轨上横放着两根电阻均为R的相同导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒ab中点与一端固定的轻质弹簧连接,弹簧劲度系数为k,整个装置置于竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。导体棒cd在水平向右的外力作用下以大小为v0的速度向右匀速运动,导轨及接触电阻不计,当导体棒ab稳定时,下列说法正确的是( )
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A. 回路中有逆时针方向的感应电流
B. 回路中的感应电流为![]()
C. 外力的功率为![]()
D. 弹簧被拉伸的长度为![]()
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【题目】如图甲所示,一根质量均匀分布的长绳AB在水平恒力F作用下,由静止开始在光滑水平面上向左运动。绳上距a端x处的张力Fx随x的变化图象如图乙所示。已知长绳的质量m = 10 kg,则
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A. 长绳运动的速度每秒钟增加1 m/s2
B. 在0 ~ 1 s内水平拉力F做的功为10 J
C. 在0 ~ 1 s内水平拉力F的冲量大小为5 Ns
D. 若水平面粗糙,则拉力Fx-x图线仍可能保持不变
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【题目】质量一定的某种物质,在压强不变的条件下,由固态Ⅰ到气态Ⅲ变化过程中温度T随加热时间t变化关系如图所示,单位时间所吸收的热量可看做不变,气态Ⅲ可看成理想气体。下列说法正确的是( )
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A. 该物质是晶体
B. 该物质分子平均动能随着时间的增加而增大
C. 在
时间内,该物质分子势能随着时间的增加而增大
D. 在
时间内,该物质的内能随着时间的增加而增大
E. 在
时间内,气体膨胀对外做功,分子势能增大
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【题目】列简谐横波沿x轴正向传播,t=0时的波的图像如图所示,质点P的平衡位置在x=8 m处,该波的周期T=0.4 s,下列说法正确的是______。(填正确答案标号,选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错一个扣3分,最低得分为0分)
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A.该列波的传播速度为20 m/s
B.在0~1.2 s内质点P经过的路程是24 m
C.t=0.6 s时质点P的速度方向沿y轴正方向
D.t=0.7 s时质点P位于波谷
E.质点P的振动方程是y=10sin 5πt (cm)
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【题目】法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是
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A. 用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转
B. 线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转
C. 线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转
D. 线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转
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