题目内容
【题目】如图所示,空间存在两对平行板,平行板间存在垂直纸面向内的匀强磁场,板间距d=5cm,MN、PQ为磁场的边界,MN、PQ之间存在水平向右的匀强电场,OO,为该区域的对称轴,MN与PQ之间的距离L=2cm.两个质量均为m、电荷量分别为+q和q的粒子以相同速度大小v0=2×105m/s垂直电场线进入电场,而后以v=m/s大小的速度进入磁场,粒子重力不计。
(1)若两个粒子都从O点沿OO′直线入射,试判断两粒子的轨迹是否关于OO,直线对称?
(2)若+q粒子从O点沿OO,直线入射,q粒子由O,沿O,o直线入射(未画出),且已知两粒子在磁场中运动的周期为s,试判断两粒子是否会打到板上,若打到板上,求出打在板上的位置;若不能打在板上,则求出两粒子分别从O、O,进入到第一次离开磁场各自所用的时间。
(3)若+q粒子仍从O沿OO′直线入射,q粒子从O,沿O,o直线入射,且已知两粒子的比荷q/m=5×107C/kg,若要使粒子进出磁场一次后,从MP或NQ之间离开电场,求磁感应强度B的取值范围。
【答案】(1)两粒子的轨迹关于OO′直线对称.(2)正粒子不会打到板上.运动时间为(1+)×10-7s;负粒子不会打到板上,运动时间为(1+)×10-7s.(3)B>0.8T.
【解析】
(1)正负粒子进入电场时初速度大小相等、方向相反.所受的电场力大小相等、方向相反,则加速度大小相等、方向相反,所以两粒子的轨迹关于OO′直线对称.
(2)粒子在电场中做类平抛运动,平行于电场方向有:vx=v=2×105m/s,,t0=10-7s
垂直于电场方向有:x=v0t0=2cm
粒子在磁场中运动周期 T=,则轨迹半径
正粒子:r+rcos45°=cm<2cm,则不会打到板上.运动时间
负粒子:x+2rcos45°=4cm<5cm,不会打到板上,运动时间
(3)正粒子:恰到Q点临界,半径应小于此临界值,对应的磁感应强度设为B1.
可得弦长为r1=4-3=1cm
轨迹半径 r1=cm
由,得
将r1代入得 B1=0.8T
此时r1已小于第(2)问中的r,故此时的磁感应强度比B1大.
负粒子:恰到M点临界,半径应小于此临界值,对应的磁感应强度设为B2.
可得弦长为 r2=5-2=3cm
轨迹半径 r2=
此时r2>r1,对应的B2<B1.
综合分析得:磁感应强度只要大于B1,正粒子既不会再次进入磁场也不会打到板上,负粒子也不会打到板上,即 B>0.8T.
【题目】下图是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图,以下列出了一些实验步骤:
A.用天平测出重物和夹子的质量 |
B.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内 |
C.把打点计时器接在交流电源上,电源开关处于断开状态 |
D.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,让重物靠近打点计时器,处于静止状态 |
E.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带,之后再断开电源
F.用秒表测出重物下落的时间
G.更换纸带,重新进行两次实验
(1)对于本实验,以上不必要的两个步骤是_____ 和________
(2)取打下第1个点O时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep.建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据测量及计算得出的数据在下图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,图线Ⅱ的斜率k2=2.80J/m.重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_________(用k1和k2表示,不必算出具体数值).
【题目】(9分)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于 O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为_______N。
(2)下列不必要的实验要求是_________。(请填写选项前对应的字母)
A.应测量重物M所受的重力 |
B.弹簧测力计应在使用前校零 |
C.拉线方向应与木板平面平行 |
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 |
(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针示数稍稍超出量程,请你提出一个解决办法。