题目内容
如图,直角坐标系在一真空区域里,y轴的左方有一匀强电场,场强方向跟y轴负方向成θ=30°角,y轴右方有一垂直于坐标系平面的匀强磁场,在x轴上的A点有一质子发射器,它向x轴的正方向发射速度大小为v=2.0×106m/s的质子,质子经磁场在y轴的P点射出磁场,射出方向恰垂直于电场的方向,质子在电场中经过一段时间,运动到x轴的Q点。已知A点与原点O的距离为10cm,Q点与原点O的距离为(20
-10)cm,质子的比荷为
。求:
(1)磁感应强度的大小和方向;
(2)质子在磁场中运动的时间;
(3)电场强度的大小。
(1)(5分)设质子在磁场中做圆运动的半径为r。
过A、P点分别作速度v的垂线,交点即为质子在磁场中作圆周运动的圆心O1。由几何关系得α=θ=30º, 所以:r=2OA=20cm。(2分)
设磁感应强度为B,根据质子的运动方向和左手定则,可判断磁感应强度的方向为垂直于纸面向里。(1分)
根据:
(2分)
(2)(4分)设质子在磁场中运动的时间为t,如图所示,质子在磁场中转过
的圆周角为
,设质子在磁场中运动的周期为T
(2分)
(2分)(或3.66×10-7s)
(3)(4分)如图所示,质子进入电场后做类平抛运动。连接
QO1, 由数学知识可知β=30º,所以,QO1垂直电场,由图可知,QO1等效为类平抛运动的水平距离,PO1为垂直距离。则有:
……1分
………1分 ![]()
(2分)
甲、乙两辆汽车沿同一直线一前一后作同向匀速运动,甲车在前,速度v1为8m/s,乙车在后,速度v2为16m/s,当两车相距16m时,为避免两车相撞,乙车驾驶员赶紧刹车减速,则乙车刹车加速度至少应为多大?
某实验小组探究某一轻弹簧的劲度系
数k与其长度(圈数n)的关系。实验装置如图(a)所示,一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0; 挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2),已知实验所用弹簧总圈数为60。
| P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
| x0(cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
| x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.86 | 10.46 | 13.03 | 15.61 |
| n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| k(N/m) | 163 | 81.7 | 54.4 | 40.7 | 32.7 | ① |
| 1/k(m / N) | 0.0061 | 0.0122 | 0.0184 | 0.0246 | 0.0306 | ② |
(1)将表中数据补充完整(保留三位有效数字):① ,② 。
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图像。
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点,若将实验所用的同样的两个弹簧串联起来,串联弹簧的劲度系数k= N/m.