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在坐标系xOy平面的第一象限内,有一个匀强磁场,磁感应强度大小恒为B,方向垂直于...

manfen5.com 满分网在坐标系xOy平面的第一象限内,有一个匀强磁场,磁感应强度大小恒为B,方向垂直于xOy平面,且随时间作周期性变化,如图所示,规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正.一个质量为m,电荷量为q的正粒子,在t=0时刻从坐标原点以初速度v沿x轴正方向射入,不计重力的影响,经过一个磁场变化周期T(未确定)的时间,粒子到达第Ⅰ象限内的某点P,且速度方向仍与x轴正方向平行同向.则
(1)粒子进入磁场后做圆周运动的半径是多大?
(2)若O、P连线与x轴之间的夹角为45°,则磁场变化的周期T为多大?
(3)因P点的位置随着磁场周期的变化而变化,试求P点的纵坐标的最大值为多少?
(1)粒子进入磁场后,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律求出粒子圆周运动的半径. (2)若O、P连线与x轴之间的夹角为45°,粒子在磁场变化的前后半个周期T内速度的偏向角都是90°,运动时间都是粒子圆周运动周期的,求出粒子圆周运动的周期,再求解磁场变化的周期T. (3)根据几何知识求出P点横坐标和纵坐标与粒子圆周运动半径的关系.根据粒子在第一象限运动的条件求解P点的纵坐标的最大值. 【解析】 (1)粒子进入磁场后做圆周运动的轨道半径为r,根据牛顿第二定律得        ∴m (2)O、P连线与x轴之间的夹角为45°,由运动的对称性,粒子经两个四分之一圆弧到达P点,设圆周运动周期为T,由T=,得T= ∴T== (3)设两段圆弧的圆心OO的连线与y轴夹角为θ,P点的纵坐标为y,圆心O到y轴之间的距离为x,则由几何关系,得   y=2r+2rcosθ   sinθ= 保证粒子在第一象限内运动,x≥r 当θ=30时,y取最大, ym=(2+) 答: (1)粒子进入磁场后做圆周运动的半径是4×10-3m. (2)若O、P连线与x轴之间的夹角为45°,磁场变化的周期T=. (3)P点的纵坐标的最大值为4×10-3m.
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考点分析:
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manfen5.com 满分网如图所示,光滑圆弧轨道与光滑斜面在B点平滑连接,圆弧半径为R=0.4m,一半径很小、质量为m=0.2kg的小球从光滑斜面上A点由静止释放,恰好能通过圆弧轨道最高点D.求:
(1)小球最初自由释放位置A离最低点C的高度h;
(2)小球运动到C点时对轨道的压力N的大小;
(3)若斜面倾斜角与图中θ相等,均为53°,小球从离开D点至第一次落回到斜面上运动了多长时间?
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(1)①如图甲所示,一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上,活塞与气缸壁间的摩擦不计.气缸内封闭了一定质量的理想气体.现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土,忽略环境温度的变化,在此过程中______
A.气体的内能增大
B.气缸内分子平均动能增大
C.气缸内气体分子密度增大
D.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
②下列说法中正确的是______
A.布朗运动是分子无规则运动的反映
B.气体分子间距离减小时,分子间斥力增大,引力也增大
C.导热性能各向同性的固体,一定不是单晶体
D.机械能不可能全部转化为内能
③地面上放一开口向上的气缸,用一质量为m=0.8kg的活塞封闭一定质量的气体,不计一切摩擦,外界大气压为P=1.0×105Pa,活塞截面积为S=4cm2,重力加速度g取10m/s2,则活塞静止时,气体的压强为______Pa;若用力向下推活塞而压缩气体,对气体做功为6×105J,同时气体通过气缸向外传热4.2×105J,则气体内能变化为______J.
(2)①关于光电效应现象,下列说法中正确的是______
A.在光电效应现象中,入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大
B.在光电效应现象中,光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于此波长,才能产生光电效应
D.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发生光电效应
②处于激发状态的原子,在入射光的电磁场的影响下,从高能态向低能态跃迁,两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去,这种辐射叫做受激辐射.原子发生受激辐射时,发出的光子频率、发射方向等,都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理.那么,发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是______
A.Ep增大、Ek减小、En减小
B.Ep减小、Ek增大、En减小
C.Ep增大、Ek增大、En增大
D.Ep减小、Ek增大、En不变
③如图乙所示,质量为m的小球B连接着轻质弹簧,静止在光滑水平面上.质量为m的小球A以某一速度向右运动,与弹簧发生碰撞,当A、B两球距离最近时弹簧的弹性势能为EP,则碰撞前A球的速度v=______
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如图所示,用伏安法测电源电动势和内阻的实验中,在电路中接一阻值为2Ω的电阻R,通过改变滑动变阻器,得到几组电表的实验数据:
U(V)1.21.00.80.6
I(A)0.100.170.230.30
(1)R的作用是   
(2)用作图法在坐标系内作出U-I图线   
(3)利用图线,测得电动势E=    V,内阻r=    Ω.
(4)某同学测另一串联电池组的输出功率P随外电阻R变化的曲线丙如图所.由所得图线可知,被测电池组电动势E=    V,电池组的内阻r=    Ω.
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为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题
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(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是______
A.将不带滑轮的木板一端垫高适当,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
(2)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,得到一条打点的纸带,如图乙所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则小车加速度的表达式为a=______
(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为______
(4)在“探究加速度与质量的关系”时,保持钩码质量不变,改变小车总质量M,得到的实验数据如下表:
实验次数12345
小车加速度a/ms-20.770.380.250.190.16
小车总质量M/kg0.200.400.600.801.00
为了验证猜想,请在坐标纸中作出最能直观反映a与M之间关系的图象.
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为了迎接太空时代的到来,美国国会通过一项计划:在2050年前建造成太空升降机,就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上,另一端系住升降机,放开绳,升降机能到达地球上,人坐在升降机里.科学家控制卫星上的电动机把升降机拉到卫星上.已知地球表面的重力加速度g=10m/s2,地球半径R=6400km,地球自转周期为24h.某宇航员在地球表面用体重计称得体重为800N,站在升降机中,某时刻当升降机以加速度a=10m/s2垂直地面上升,这时此人再一次用同一体重计称得视重为850N,忽略地球公转的影响,根据以上数据( )
A.可以求出宇航员的质量
B.可以求出升降机此时距地面的高度
C.可以求出升降机此时所受万有引力的大小
D.如果把绳的一端搁置在同步卫星上,可知绳的长度至少有多长
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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