題目列表(包括答案和解析)
某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”、“8”字樣,首先,如圖甲所示,在真空空間的豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系,在和處有兩個(gè)與軸平行的水平界面和,它們把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域,在三個(gè)區(qū)域內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、、,其
大小滿足,方
向如圖甲所示.在Ⅱ區(qū)域內(nèi)的軸左右
兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)、(圖中
未畫出),忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng).
是以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心對(duì)稱的正方
形,其邊長(zhǎng).現(xiàn)在界面上的
A處沿軸正方向發(fā)射一比荷的帶正電荷的粒子(重力不計(jì)),粒子恰能沿圖中實(shí)線途經(jīng)B、C、,D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)并做周期性運(yùn)動(dòng),軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均做直線運(yùn)動(dòng).
(1)求、的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng),其他條件不變,仍在A處以相同的速度發(fā)射相同的粒子,請(qǐng)?jiān)冖蚝廷髤^(qū)城內(nèi)重新設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng),使粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡成為上下對(duì)稱的“8”字,且粒子運(yùn)動(dòng)的周期跟甲圖中相同.請(qǐng)通過必要的計(jì)算和分析,求出你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”的大小、方向和區(qū)域,并在乙圖中描繪出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”.(上面半圓軌跡已在圖中畫出)
某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”、“8”字樣,首先,如圖甲所示,在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系,在y1=0.1m和y2= -0.1m處有兩個(gè)與x軸平行的水平界面PQ和MN把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域,在三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2、B3,其大小滿足B2=2B1=2B3=0.02T,方向如圖甲所示。在Ⅱ區(qū)域中的y軸左右兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E1、E2(圖中未畫出),忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng). ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱的正方形,其邊長(zhǎng)L=0.2m,F(xiàn)在界面PQ上的A處沿y軸正方向發(fā)射一比荷q/m=108c/kg的帶正電荷的粒子(重力不計(jì)),粒子恰能沿圖中實(shí)線途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)并做周期性運(yùn)動(dòng),軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均做直線運(yùn)動(dòng).
(1)求E1、E2場(chǎng)的大小和方向
(2)若去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng),其他條件不變,仍在處以相同的速度發(fā)射相同的粒子,請(qǐng)?jiān)冖蚝廷髤^(qū)域內(nèi)重新設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng),使粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡成為上、下對(duì)稱的“8”字,且粒子運(yùn)動(dòng)的周期跟甲圖中相同,請(qǐng)通過必要的計(jì)算和分析,求出你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”的大小、方向和區(qū)域,并在乙圖中描繪出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”(上面半圓軌跡己在圖中畫出)
班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào)
一、二、選擇題:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
D
C
D
B
D
AD
BC
AD
ABD
三、填空題:
10、(8分)⑴20.30 ⑵①S1/2T;② 9.71~9.73 ③阻力作用 (每空2分)
11、(12分)①B;D;F (每空1分,共3分)
② (4分) ③ (3分)
④變大 (2分)
12、(10分)(1)E 3分
(2)此波向右傳播 2分
波速 3分
1.0秒內(nèi)b質(zhì)點(diǎn)通過的路程是 2分
四、計(jì)算題:
13、(12分)(1)由于小孩無碰撞進(jìn)入圓弧軌道,即小孩落到A點(diǎn)時(shí)速度方向沿A點(diǎn)切線方向,則
(1分)
又由 (2分)
而 (1分)
聯(lián)立以上各式得 (2分)
(2)設(shè)小孩到最低點(diǎn)的速度為v,由機(jī)械能守恒,有
(2分)
在最低點(diǎn),據(jù)牛頓第二定律,有 (2 分)
代入數(shù)據(jù)解得FN=1290N(1分)
由牛頓第三定律可知,小孩對(duì)軌道的壓力為1290N. (1分)
14、(13分)(1) (2分)
(2) (2分)
(2分)
U=IR(1分)
由以上各式得v=2.5m/s(1分)
(3)金屬棒加速度(1分)
由牛頓定律(2分)
由以上各式得P=0.25W(1分)
15、(17分)
g
16、(17分)(1)I、III區(qū)域中(2分)
(1分)
在II區(qū)域的電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)滿足
(2分)
(1分)
方向水平向右(1分)
同理E2=2×103V/m方向水平向左.(1分)
(2)根據(jù)對(duì)稱性,在區(qū)域III中只能存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),且滿足B3=B2=0.1T,方向垂直紙面向外. (2分)
由于周期相等,所以在區(qū)域II中只能存在勻強(qiáng)電場(chǎng),且方向必須與x軸平行,(2分)
從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng),時(shí)間(1分)
沿y軸方向的位移是L,則(1分)
由牛頓第二定律qE=ma(1分)
代入數(shù)據(jù)解得E=2×103V/m(1分)
根據(jù)
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