题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,每次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的
倍、方向相反。电场强度大小为
,磁感应强度大小为
,求:(不计粒子重力,题中各物理量单位均为国际单位,计算结果可用分式表示)
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(1)带电粒子第一次离开磁场的位置坐标;
(2)带电粒子从开始运动到最后一次离开磁场所需时间;
【答案】(1)(-d,d) (2) ![]()
【解析】
(1)设磁场强度大小为B,粒子第一次进入磁场,根据左手定则和已知条件可知,粒子做
的圆周运动后经过 OM,粒子在磁场中做圆周运动有
可得 r=![]()
由此可知,粒子第一次离开磁场的位置坐标为(-d,d)
(2) 粒子第一次进入电场后加速运动到x轴,设速度为v1,有:
可得:v1=![]()
而粒子第一次与x轴碰撞后,反弹速度为
,
设粒子能再次进入磁场,切第二次进入速度为v2,
则有
,
可得:v2=![]()
由此可知,先后两次进入磁场,进一步经分析判断可知,粒子再次进入磁场后,做
的圆周运动,其速度大小变化但周期不变,之后一直在电场中运动
故带电粒子在磁场中运动的时间为:
两次经过磁场的之间在电场中运动的时间为:![]()
因此一共需要的时间![]()
【题目】水的沸点随水面压强的增大而升高,其关系如下表所示.
沸点 t(℃) | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 | 135 | 140 |
压强 p(kPa) | 100 | 120 | 140 | 170 | 200 | 235 | 270 | 315 | 360 |
根据这一原理制成高压锅,锅盖密封良好,盖上有一个排气孔,上面倒扣一个限压阀,利用其重力将排气孔压住,以增大锅内气体压强.加热后,当锅内气压达到一定值时,气体就会把限压阀顶起,使高压气体从孔中喷出,保持锅内稳定高压.有一个高压锅限压阀直径D=2.0 cm,排气孔直径d=0.3 cm,某地使用时水的沸点能达到130 ℃,已知外界压强为1.0×105Pa.求该高压锅限压阀的质量.(保留两位有效数字)