题目内容
【题目】如图甲所示,在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N,现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°,此时在圆形区域加如图乙所示周期性变化的磁场,以垂直于纸面向外为磁场正方向,最后电子运动一段时间后从N飞出,速度方向与进入磁场时的速度方向相同(与x轴夹角也为30°),(不考虑磁场变化产生的其他影响),求:
(1)电子进入圆形区域时的速度大小;
(2)区域内匀强电场强度E的大小;
(3)写出圆心磁场区域磁感应强度的大小,磁场变化周期T各应满足的表达式。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】试题分析:(1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时,如图1所示.
由速度关系: 解得
(2)由速度关系得
在竖直方向
解得
(3)在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°,根据几何知识,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移恰好等于R.粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是:
电子在磁场作圆周运动的轨道半径,解得
若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时MN间运动时间是磁场变化周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求.应满足的时间条件: ,而
T的表达式得:
【题目】某实验小组为了探究功与动能变化的关系,利用如图所示的装置.在竖直墙上的A点安装一个拉力传感器,用不可伸长的柔软轻绳一端与质量为1.00 kg的小球C连接,另一端绕过小滑轮B(可以忽略滑轮大小)与传感器连接,定滑轮B与A等高,BD为水平参考线,测出BC间绳长L=0.80 m.实验中,使绳始终处于绷直状态,将小球从距离BD线高h处由静止开始释放,从拉力传感器记录的拉力变化图线中读出拉力的最大值为F.改变h的值,记录下相应的最大拉力F,取H=L-h,g=9.80 m/s2,实验中得到的部分数据如下表所示.
h/m | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | …… |
H/m | 0.70 | 0.60 | 0.50 | 0.40 | …… |
F/N | 26.88 | 24.45 | 22.00 | 19.56 | …… |
(1)当H=0.60 m时,小球的最大动能为________ J,此过程中外力做功为________ J;
(2)实验结论是:______________________________________________________
(3)根据实验结论,推导出F与H之间的关系为:__________________.