题目内容
如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1 = 0.40 T,方向垂直纸面向里,电场强度E = 2.0×105 V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面的正三角形匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度B2 = 0.25 T。一束带电量q = 8.0×10-19 C,质量m = 8.0×10-26 kg的正离子从P点射入平行板间,不计重力,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射向三角形磁场区,离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为60°。则:
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(1)离子运动的速度为多大?
(2)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向外,离子在磁场中运动的时间是多少?
(3)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向里,正三角形磁场区域的最小边长为多少?
(4)第(3)问中离子出磁场后经多长时间到达X轴?
【答案】:(1)v=5×105m/s;(2)t=
;(3)
(4)4![]()
【解析】(1)(2分)子在板间做匀速直线运动,由受力平衡条件得
Eq=qvB V=
(2分)
(2)(5分)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
qvB=mv2/R R=0.2m (2分)
T=
t=
(2分)
规范做好示意图1分
(3)(8分)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,过程示意图如图所示,规范做图(2分)
由牛顿第二定律得qvB=mv2/R R=0.2m (2分)
几何关系得
(2分)
L=
=
(2分)
(4)(4分)离子出磁场后做匀速直线运动,几何关系得位移
S=(0。2+R/2)cot600 (2分)
t=s/v=
s (2分)
某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系。图中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔,右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端,A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上。不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。实验时,先接通电源再释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。该同学在保证小车A质量不变的情况下,通过改变P的质量来改变小车A所受的外力,由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示。
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| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| F/N | 0.10 | 0.18 | 0.26 | 0.30 | 0.40 |
| a/(m·s-2) | 0.08 | 0.22 | 0.37 | ▲ | 0.59 |
⑴第4次实验得到的纸带如图所示,O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点,每两个相邻点间有四个点没有画出,A、B、C、D四点到O点的距离如图。打点计时器电源频率为50Hz。根据纸带上数据计算出小车加速度a为 ▲ m/s2。
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⑵在实验中, ▲ (选填“需要”或“不需要”)满足重物P的质量远小于小车A的质量。
⑶根据表中数据,在图示坐标系中做出小车加速度a与力F的关系图象。
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⑷根据图象推测,实验操作中重要的疏漏是 ▲ 。