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题目
题型:不详难度:来源:
在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3 kg、带电量为q=+3×10-2 C的小球,可在内壁滑动,如图甲所示.开始时,在最低点处给小球一个初速度v0,使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动,图乙(a)是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况,图乙(b)是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况,结合图象所给数据,(取g=10m/s2)求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)小球一个初速度v0魔方格
答案
(1)从甲图可知,小球第二次最高点时,速度大小为4m/s,而由乙图可知,此时轨道与球间的弹力为零,故根据牛顿第二定律得
   mg+qvB=m
v2
R

代入数据得:B=0.25 T
(2)从图乙可知,小球第一次过最低点时,轨道与球之间弹力为F=0.11N,根据牛顿第二定律得:
  F-mg+qv0B=m
v20
R
  
代入数据:v0=8m/s
答:
(1)匀强磁场的磁感应强度是0.25T;
(2)小球一个初速度v0为8m/s.
核心考点
试题【在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3 kg、带电量为q=+3×10-2 C的小球,可在内壁滑动】;主要考察你对向心力与向心加速度等知识点的理解。[详细]
举一反三
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示.珠子所受静电力是其重力的3/4倍.将珠子从环上最低位置A点静止释放,求:
(1)珠子所能获得的最大动能和在最大动能处环对珠子的作用力;
(2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以多大的初速度?魔方格
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如图所示,在x轴上方有水平向左的匀强电场E1,在x轴下方有竖直向上的匀强电场E2,且E1=E2=5N/C,在图中虚线(虚线与y轴负方向成45°角)的右侧和x轴下方之间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=2T.有一长L=5


2
m的不可伸长的轻绳一端固定在第一象限内的O"点,另一端拴有一质量M=0.1kg、带电量q=+0.2C的小球,小球可绕O"点在竖直平面内转动,OO"间距为L,与x轴正方向成45°角.先将小球放在O"正上方且绳恰好伸直的位置处由静止释放,当小球进入磁场前瞬间绳子绷断.重力加速度g取10m/s2.求:
(1)小球刚进入磁场区域时的速度.
(2)细绳绷紧过程中对小球的弹力所做的功.
(3)小球从进入磁场到小球穿越磁场后第一次打在x轴上所用的时间及打在x轴上点的坐标.魔方格
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如图所示,一质量为M=0.4kg的光滑半圆形凹槽放在光滑水平面上,凹槽的半径为R=0.25m,另一质量为m=0.1kg的小球从凹槽的左侧最高点由静止释放,求:
(1)凹槽向左移动的最大距离;
(2)小球滑至凹槽的最低点时小球的速度;
(3)当小球滑至凹槽的最低时,小球对凹槽的压力.魔方格
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在光滑的水平面上有一直角坐标系,现有一个质量m=0.1kg的小球,从y轴正半轴上的P1点以速度v0=0.6m/s垂直于y轴射入.已知小球在y>0的空间内受到一个恒力F1的作用,方向沿y轴负方向,在y<0的空间内小球受到一平行于水平面、大小不变F2的作用,且F2的方向与小球的速度方向始终垂直.现小球从P1点进入坐标系后,经x=1.2m的P2点与x轴正方向成53°角射入y<0的空间,最后从y轴负半轴上的P3点垂直于y轴射出.如图所示,(已知:sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)P1点的坐标
(2)F1的大小
(3)F2的大小.魔方格
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在高能物理研究中,粒子加速器起着重要作用,而早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一次,因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制.1930年,Earnest O.Lawrence博士提出了回旋加速器的理论,他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转,多次反复地通过高频加速电场,直至达到高能量,图甲为他设计的回旋加速器的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中,在磁场力作用下运动半周,再经狭缝电压加速;为保证粒子每次经过狭缝都被加速,应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致.如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度后被束流提取装置提取.设被加速的粒子为质子,质子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R,狭缝之间的距离为d,质子从离子源出发时的初速度为零,分析时不考虑相对论效应.

魔方格

(1)求质子经第1次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与第2次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比;
(2)若考虑质子在狭缝中的运动时间,求质子从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间;
(3)若要提高质子被此回旋加速器加速后的最大动能,可采取什么措施?
(4)若使用此回旋加速器加速氘核,要想使氘核获得与质子相同的最大动能,请你通过分析,提出一个简单可行的办法.
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