题目内容
【题目】如图所示,在第二、三象限内,存在电场强度大小为E、方向沿x轴正方向的匀强电场。在第一、四象限内存在磁感应强度大小均相等的匀强磁场,其中第四象限内0<x<L区域的磁场方向垂直于xOy平面向里,其他区域内的磁场方向垂直于xOy平面向外。一个带正电的粒子从点A(-0.5L,L)以初速度v0沿y轴负方向射入电场,从原点O射出电场进入磁场,途经点M(L,0)到达点N(L,-L),不计粒子重力。求:
(1)带电粒子的比荷;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)带电粒子从O点运动到N点的时间。
【答案】(1);(2),(n=1,2,3…);(3) 当粒子在从O到M过程中运动2n段圆弧时,带电粒子从O点运动到N点的时间为 ;当粒子在从O到M过程中运动(2n-1)段圆弧时,带电粒子从O点运动到N点的时间为
【解析】
⑴带电粒子在电场中做类平抛运动
L=v0t①
0.5L=②
qE=ma③
解得
④
⑵粒子进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角θ
tanθ==1,θ= ⑤
速度大小
v=v0⑥
设x为每次偏转圆弧对应的弦长,由运动的对称性,粒子能到达N点,需满足
L=nx (n=1,2,3 )⑦
设圆弧半径为R,圆弧对应的圆心角为,则有
x=⑧
可得
⑨
由洛伦兹力提供向心力,有
得
,(n=1,2,3 )⑩
⑶当粒子在从O到M过程中运动2n段圆弧时,轨迹如图甲所示
此时
粒子运动的总弧长
则
当粒子在从O到M过程中运动(2n-1)段圆弧时,轨迹如图乙所示
此时
粒子运动的总弧长
则
【题目】某物理兴趣小组利用如图所示装置进行“探究弹簧弹性势能与弹簧形变量关系”的实验。图中光滑水平平台距水平地面h=1.25m,平台上一轻质弹簧一端固定在挡板上,质量为m的小球与弹簧另一端接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量 x后,由静止释放小球,小球从平台边缘水平飞出,落在地面上,用刻度尺测出小球水平飞行距离S;并用传感器(图中未画出)测量出小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t。多做几次实验后,记录表如下表所示:
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移 S=___x,与_______无关;
(2)由实验原理和表中数据可知,弹簧弹性势能EP与弹簧形变量x的关系式为EP= ______(用m、h、x和重力加速度g表示);
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
x/m | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 |
S/m | 0.51 | 0.99 | 1.50 | 1.98 | 2.50 |
t/ms | 505.3 | 505.1 | 504.8 | 504.9 | 505.2 |
(3)某同学按物体平抛运动规律计算了小球在空中的飞行时间:,由表中数据可知,发现测量值t均偏大。经检查,实验操作及测量无误,且空气阻力可以忽略,造成以上偏差的原因是__________。