题目内容

【题目】如图所示,带负电的物块A放在足够长的不带电的绝缘小车B上,两者均保持静止,置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,在t0时刻用水平恒力F向左推小车B.已知地面光滑,AB接触面粗糙,A所带电荷量保持不变,下列四图中关于ABvt图象及AB之间摩擦力Ff—t图像大致正确的是

【答案】AC

【解析】试题分析:在t=t1之前物体A与小车共同做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:F=m+Ma,所以小车与物块的速度随时间均匀增大;对物块A根据牛顿第二定律有:f=ma.即静摩擦力提供其加速度,根据左手定则判断出物块A所受洛伦兹力方向竖直向上,物块所受的洛伦兹力qvB逐渐增大,由于物体A竖直方向受力平衡,所以AB之间的压力减小,即它们间的最大静摩擦力减小,当两物体AB之间的最大静摩擦力不能提供物块A原来的加速度a时,AB发生相对滑动.当物块A与小车B之间的最大静摩擦力不能提供物块A原来的加速度a时,物块与小车发生了相对滑动,此时物块A受到向右的滑动摩擦力f1=μFN虽然小于刚才的静摩擦力,但是滑动摩擦力的方向仍然向右,物块A仍然加速运动,物块所受向上的洛伦兹力qvB逐渐增大,由于物体A竖直方向受力平衡,物块A与小车B之间的压力减小,所以向右的滑动摩擦力也减小,即物块A的加速度在减小,A做加速度逐渐减小的加速运动,则速度增大的越来越慢,洛伦兹力增大的越来越慢,摩擦力减小的越来越慢.直到t2时刻AB之间的摩擦力减小到0,加速度减小到零,最后做匀速直线运动,在速度-时间图象中物块A的斜率逐渐减小到零;故AC正确BD错误.故选AC

练习册系列答案
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【题目】在高能物理研究中,粒子加速器起着重要作用,而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次,因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论,他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转,多次反复地通过高频加速电场,直至达到高能量。图12甲为Earnest O. Lawrence设计的回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝;两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速;为保证粒子每次经过狭缝都被加速,应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度后被束流提取装置提取出。已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为BD型盒的半径为R,狭缝之间的距离为d。设正离子从离子源出发时的初速度为零。

(1)试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径;

(2)尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略。试计算上述正离子在某次加速过程当中从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间;

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