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如图,以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大...

如图,以O点为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大小为B,线段是圆的一条直径,有一个质量为m、电荷量为+q的离子在纸面内从P点射入磁场,射入磁场时速度方向与的夹角为30°.重力不计.

(1)若离子在点离开圆形磁场区域,求离子的速度大小v0

(2)现有大量该种离子,速率大小都是,在纸面内沿各个方向通过P点进入圆形磁场区域,试通过计算找出离子只能在圆周的哪一部分射出圆形区域(不计离子间相互作用);

(3)若在圆形区域左侧还存在一个以为边界的条形区域磁场,磁感应强度大小与圆形区域内相同,两边界间距,且有,其中与圆形区域相切.研究(2)问中离子的运动,求“射出圆形区域时的位置”与P点相距最远的那些离子,它们从P点进入圆形区域直到离开条形区域所用的时间.

 

(1)(2)在P左侧磁场圆1/6个圆弧内 (3) 【解析】试题分析:(1)由几何关系得,离子在磁场中运动的轨迹半径r1=2R 由,得 代入r1=2R解得: (2)将运动速度为代入,可得离子在磁场中运动的轨迹半径为 如图,Q为离子离开圆形区域位置,则根据几何性质, 故令Q0为P点左侧圆形区域边界上一点,且PQ0=R,则磁场圆只能在Q0与P之间的一段劣弧上射出圆形区域, , ,在P左侧,磁场圆上1/6个圆弧内 (3)如图,从Q0飞出圆形区域的离子即本问所说离子,在圆形区域中走过半圆,所以运动时间 由几何关系得离子匀速直线运动路程 匀速运动时间为 由几何关系得离子在条形磁场中: , 可得 则转过的圆心角为 时间 总时间 考点:考查带电粒子在混合场中的运动;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动;带电粒子在匀强磁场中的运动. 【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式。  
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考点分析:
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如图甲所示为电视机中的显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图像,不计逸出的电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用。

(1)求电子射出电场时的速度大小。

(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。

(3)所有的电子都能从磁场的bc边射出时,荧光屏上亮线的最大长度是多少?

 

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如图所示,质量m1=3kg的滑块C(可视为质点)放置于光滑的平台上,与一处于自然长度的弹簧接触但不相连,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.平台右侧的水平地面上紧靠平台依次排放着两块木板AB.已知木板AB的长度均为L=5m,质量均为m2=1.5kg,木板A、B上表面与平台相平,木板A与平台和木板B均接触但不粘连.滑块C与木板AB间的动摩擦因数为μ1=0.3,木板AB与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.现用一水平向左的力作用于滑块C上,将弹簧从原长开始缓慢地压缩一段距离,然后将滑块C由静止释放,当滑块C刚滑上木板A时,滑块C的速度为7m/s.设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s2.求:

(1)弹簧的最大弹性势能;

(2)滑块C刚滑上木板A时,木板AB及滑块C的加速度;

(3)从滑块C滑上木板A到整个系统停止运动所需的时间.

 

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探究弹性势能与弹簧形变量的关系的实验中,各实验小组所用轻质弹簧规格相同,小球质量不同。

(1)某小组用游标卡尺测量小球直径如图所示,则小球直径D=________cm。

(2)实验小组将轻质弹簧套在水平光滑细杆上,细杆两端固定在竖直固定的挡板上。小球与弹簧相连,在弹簧的自然长度位置两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图甲所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的是光敏电阻阻值R随时间t的变化关系。某时刻把小球拉离平衡位置(小球所受合力为零的位置)后由静止释放,小球在平衡位置的两侧做往复运动,所得R-t图线如图乙所示。若小球的质量为m,则小球在做往复运动的过程中,弹簧的最大弹性势能表达式为________(用图中和题中所给的字母表示,小球在运动中空气阻力不计)。

(3)实验小组在实验的过程中不断改变小球释放的位置,测量出每次弹簧的最大形变量x(均在弹簧弹性限度内),计算出小球在平衡位置时的速度v,做出v-x的图线如图丙所示。由图像可得出弹簧的弹性势能与弹簧的形变量的关系是__________(定性描述)。实验中发现不同实验小组做出的v-x图线的斜率不同,原因是_____________________.

 

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如图所示,在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,然后将小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成θ=60°的位置B时速度为零.以下说法正确的是

A. 小球重力与电场力的关系是

B. 小球在B点时,细线拉力为2Eq

C. 小球在A点和B点的加速度大小相等

D. 如果小球带正电,还能沿AB圆弧运动

 

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如图所示,金属杆abcd置于足够长的平行轨道MNPQ上,可沿轨道滑动,轨道所在的空间有竖直向上匀强磁场,导轨电阻不计。则下面说法中正确的是

A. 若轨道光滑,给ab一初速度v0,则最终abcd一定做匀速运动且速度大小均为0.5v0

B. 若轨道光滑,给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用,则最终二者一定做匀加速运动,且速度差恒定

C. 若轨道粗糙,给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用,则最终二者一定做匀加速运动,且速度差恒定

D. 若将cd换成固定于MNPQ间的一电容器,且轨道光滑,给ab施加一个垂直于ab的恒定外力,则最终ab一定做匀加速直线运动

 

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