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题文

在真空室内取坐标系xOy,在x轴上方存在二个方向都垂直于纸面向外的磁场区Ⅰ和Ⅱ(如图),平行于x轴的虚线MM’NN’是它们的边界线,两个区域在y方向上的宽度都为d、在x方向上都足够长.Ⅰ区和Ⅱ区内分别充满磁感应强度为B的匀强磁场.一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,从坐标原点O以大小为v的速度沿y轴正方向射入Ⅰ区的磁场中.不计粒子的重力作用.
(1)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达Ⅱ区,那么粒子的速度v满足什么条件?粒子运动了多长时间到达x轴?
(2)如果粒子运动过程经过Ⅱ区而且最后还是从x轴离开磁场,那么粒子的速度v又满足什么条件?并求这种情况下粒子到达x轴的坐标范围?

科目 物理   题型 计算题   难度 较难
知识点: α粒子散射实验
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如图,竖直平面内放着两根间距L = 1m、电阻不计的足够长平行金属板M、N,两板间接一阻值R= 2Ω的电阻,N板上有一小孔Q,在金属板M、N及CD上方有垂直纸面向里的磁感应强度B0= 1T的有界匀强磁场,N板右侧区域KL上、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B1=3T和B2=2T。有一质量M = 0.2kg、电阻r =1Ω的金属棒搭在MN之间并与MN良好接触,用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动,当金属棒达最大速度时,在与Q等高并靠近M板的P点静止释放一个比荷的正离子,经电场加速后,以v =200m/s的速度从Q点垂直于N板边界射入右侧区域。不计离子重力,忽略电流产生的磁场,取g=。求:

(1)金属棒达最大速度时,电阻R两端电压U;
(2)电动机的输出功率P;
(3)离子从Q点进入右侧磁场后恰好不会回到N板,Q点距分界线高h等于多少。

如图所示,有一光滑、不计电阻且较长的“"平行金属导轨,间距L="l" m,导轨所在的平面与水平面的倾角为3 7°,导轨空间内存在垂直导轨平面的匀强磁场。现将一质量m=0.1kg、电阻R=2的金属杆水平靠在导轨处,与导轨接触良好。(g=l0m/s2,sin37°=0.6 cos37°=0.8)

(1)若磁感应强度随时间变化满足B=2+0.2t(T),金属杆由距导轨顶部l m处释放,求至少经过多长时间释放,会获得沿斜面向上的加速度;
(2)若匀强磁场大小为定值,对金属杆施加一个平行于导轨斜面向下的外力F,其大小为为金属杆运动的速度,使金属杆以恒定的加速度a=10m/s2沿导轨向下做匀加速运动,求匀强磁场磁感应强度B的大小;
(3)若磁感应强度随时间变化满足时刻金属杆从离导轨顶端So="l" m处静止释放,同时对金属杆施加一个外力,使金属杆沿导轨下滑且没有感应电流产生,求金属杆下滑5 m所用的时间。

如图所示,电压为U的两块平行金属板MN,M板带正电。X轴与金属板垂直,原点O与N金属板上的小孔重合,在O≤X≤d区域存在垂直纸面的匀强磁场(图上未画出)和沿y轴负方向火小为的匀强电场,与E在y轴方向的区域足够大。有一个质量为m,带电量为q的带正电粒子(粒子重力不计),从靠近M板内侧的P点(P点在X轴上)由静止释放后从N板的小孔穿出后沿X轴做直线运动;若撤去磁场,在第四象限X>d的某区域加上左边界与y轴平行且垂直纸面的匀强磁场B2(图上未画出),为了使粒子能垂直穿过X轴上的Q点,Q点坐标为()。求

(1)磁感应强度的大小与方向;
(2)磁感应强度B2的大小与方向;
(3)粒子从坐标原点O运动到Q点所用的时间t。

如图所示,光滑的水平面AB与半径R=0.4m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,D点为半圆轨道最高点,A点的右侧连接一粗糙的水平面。用细线连接甲、乙两物体,中问夹一轻质压缩弹簧,弹簧与甲、乙两物体不拴接,甲的质量朋=4kg,乙的质量=5kg,甲、乙均静止。若固定乙,烧断细线,甲离开弹簧后经过B点进入半圆轨道,过D点时对轨道的压力恰好为零。取g=10m/s2,甲、乙两物体均可看作质点,求:

(1)甲离开弹簧后经过B点时的速度的大小
(2)在弹簧压缩量相同的情况下,若固定甲,烧断细线,乙物体离开弹簧后从A点进入动摩擦因数=0.4的粗糙水平面,则乙物体在粗糙水平面运动的位移S。

一物体在地球表面重16N,它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中对台秤的压力为9N,则此时火箭离地面的距离为地球半径的几倍?(g取10m/s2

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