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1.某质点在几个恒力作用下做匀速直线运动,现突然将与质点速度方向相反的一个力旋转90°,则关于质点运动状况的叙述正确的是( )
正确答案
解析
AB、将与速度反方向的作用力F水平旋转90°时,该力与其余力的合力夹角为90°,这时物体的合力大小为,方向与速度的夹角为45°,物体受力的方向与运动的方向之间的夹角是锐角,所以物体做速度增大的曲线运动.故A B错误;C、根据牛顿第二定律得加速度,所以物体做加速度不变的匀变速曲线运动.故C正确;D、将与质点速度方向相反的一个力旋转90°后物体受力方向与速度的夹角为45°,所以质点的运动不是匀速直线运动,故D错误.
故选C。
考查方向
解题思路
物体原来做匀速直线运动,力F与其余力的合力大小相等,方向相反.将与速度反方向的作用力F水平旋转90°时,该力与其余力的合力夹角为90°,这时物体的合力大小为F,方向与速度的夹角为45°.根据物体的受力情况分析物体的运动情况.
易错点
对于物体的平衡,有一个重要推论要理解记牢:物体在几个力作用下平衡时,一个力与其余力的合力大小相等,方向相反,作用在同一直线上.
2.如图,P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴转动,长度为l的缆绳一端悬挂在转盘边缘,另一端栓接一质量为m的小球,转盘静止时缆绳与转轴间的距离为d,现让转盘由静止逐渐加速转动,经过一段时间后小球与转盘一起做匀速圆周运动,且缆绳与转轴在同一竖直面内,此时缆绳与竖直方向的夹角为θ,不计空气阻力以及缆绳重力,重力加速度为g,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A、对小球受力分析
据几何关系有 ,故A错误。BC、 对小球:由静止到做匀速圆周运动过程,由动能定理有…………①
由重力做功与路径无关有 ………②
由牛顿第二定律有 ………③
又………④
几何关系有………⑤
由①~⑤得
故B错误,C正确。D、由③④⑤式可得、,故与无关,D错误。
故选C。
考查方向
解题思路
由几何关系求出圆周运动半径,利用牛顿第二定律求出速度,再利用动能定理即可求出拉力做功。
易错点
小球做匀速圆周运动的半径易忽略d, 拉力是变力,变力做功常不能直接求出,而是通过动能定理间接求解。
3. 如图所示,位于光滑水平面上的小滑块P和Q都可视作质点,质量相等。Q与轻质弹簧相连,设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞,在整个过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
正确答案
解析
对系统,
在整个过程中两者速度相同时,间距最小,弹性势能最大,
由动量守恒:
能量守恒:
联立得: . 故B正确.
故选B。
考查方向
解题思路
由动量守恒求出速度相同时的速度,再利用能量守恒可求解.
易错点
本题关键是找到弹性势能最大时的条件:速度相同时距离最小,势能最大.
4. 人造地球卫星都带有太阳能帆板,太阳能帆板在阳光照射下可将太阳能转化为电能供卫星上的仪器设备使用。可是卫星每圈总有一段时间在地球的影子里运动,在这段时间内,太阳能帆板无法供电,卫星只能依靠备用电源。若某卫星在赤道平面内环绕地球做匀速圆周运动,周期为地球近地卫星周期的 倍,当太阳直射赤道时,这颗卫星的太阳能帆板在卫星运动一周内无法供电的时间约为(地球近地卫星周期约为 90分钟,不考虑光的折射和反射)( )
正确答案
解析
近地卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
对周期为地球近地卫星周期的倍卫星有:
联立得
则其轨道与地球的关系如图,
由几何关系可知
这颗卫星的太阳能帆板在卫星运动一周内无法供电的时间为. 故D正确.
故选D。
考查方向
解题思路
根据万有引力等于向心力和在地球表面重力等于万有引力列式可求解出卫星周期;再根据几何关系,可以确定能接受太阳光的地方对应的圆心角,即可求得时间.
易错点
万有引力类问题中万有引力等于向心力和地球表面重力等于万有引力是两个重要的等式,要熟练掌握
7. A、B两物体放在同一水平面上,受到大小相同的水平力F的作用,各自从静止开始运动,经过时间,撤去作用在A物体上的外力F,经过时间4,撤去作用在B物体上的外力F,两物体运动的v-t图像如图所示,则A、B两物体( )
正确答案
解析
AB、由v-t图像可得,
A加速运动的加速度为 减速运动的加速度为
根据牛顿第二定律知,
联立以上各式得同理: B加速运动的加速度为, 减速运动的加速度为,
根据牛顿第二定律知,联立以上各式得
所以与水平面的摩擦力大小之比为: 亦有
又得. 故A和B错误.C、在时,由运动学公式得在0~时间间隔内,由动能定理知合外力做功等于末动能,即有合外力做功之比为.故C正确.D、根据,则力做功之比为.故D错误.
故选C。
考查方向
解题思路
根据两物块做匀加速运动和匀减速运动的过程,求出各自运动的加速度之比,根据牛顿运动定律的从而求出摩擦力之比;再对没有拉力过程由动能定理可求得质量之比,再由滑动摩擦力公式可求得动摩擦因数之比;由图明确2t0时的速度,再由动能定理可求得合外力做功之比;速度时间图线与时间轴所围成的面积表示位移,根据加速阶段和整个过程的面积比得出位移比,由功的定义可求得水平力做功之比.
易错点
解决本题的关键通过图象得出匀加速运动和匀减速运动的加速度,根据牛顿第二定律,得出两个力的大小之比,以及知道速度-时间图线与时间轴所围成的面积表示位移
5. 如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电量很少,可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点,现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则( )
正确答案
解析
A、将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,导致极板间距增大,根据知,d增大,则电容减小,故A错误; B、静电计测量的是电容器两端的电势差,因为电容器始终与电源相连,则电势差不变,所以静电计指针张角不变,故B错误;C、电势差不变,d增大,则电场强度减小,P点与上极板的电势差减小,则P点的电势增大,因为该电荷为负电荷,则电势能减小,故C错误;D、若先将电容器上极板与电源正极的导线断开,则电荷量不变,d改变,根据知电场强度不变,则油滴所受电场力不变,故D正确。
故选D。
考查方向
解题思路
电容器始终与电源相连,则电容器两端间的电势差不变,根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化,从而判断电荷电势能和电场力的变化.
易错点
本题是电容器的动态分析问题,关键抓住不变量,当电容器与电源始终相连,则电势差不变,当电容器与电源断开,则电荷量不变.
6. 如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径,一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成30°时恰好从
b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力) ( )
正确答案
解析
设圆形区域的半径为R.带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有,得, 即有
当粒子从b点飞出磁场时,入射速度与出射速度与ab的夹角相等,所以速度的偏转角为60°,轨迹对应的圆心角为60°.
根据几何知识得知,轨迹半径为
当粒子从a点沿ab方向射入磁场时,速度变为原来的一半为v,则粒子的轨迹半径为
由几何关系知,对应的圆心角为120°, 故. 故D正确.
故选D。
考查方向
解题思路
粒子在磁场中运动,运动的时间周期与粒子的速度的大小无关,分析粒子的运动的情况,可以判断第二个粒子的运动轨迹半径,即可根据几何关系求出粒子偏转时的圆心角,确定时间之比.
易错点
根据粒子的运动的轨迹的情况,找出粒子运动的轨迹所对应的圆心角的大小可以求得粒子的运动的时间.
8.如图所示,水平面上的物体在水平向右的拉力F作用下,由静止开始运动,运动过程中F功率恒为P。物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示(v0、a0为已知量)则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、据由题意可知功率恒为P, 故速度增大时,F为减小,即F为变力.故A 错误.B、由选项A知,F减小,由牛顿第二定律知物体做变加速运动,并非匀加速运动,不能利用求得时间,故B错误;CD、由题意可知,根据牛顿第二定律有:
联立可得
由乙图斜率和截距可知: ,
解得 , 故CD正确.
故选CD。
考查方向
解题思路
物体在竖直方向上在额定功率下做变加速运动,根据牛顿第二定律求得与加速度a的关系式,结合乙图可判断m和f.
易错点
能利用牛顿第二定律表示出与a的关系式是解决本题的关键.
9. 如图所示,在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a点,质量为m的物块(可视为质点)由静止开始下滑,经圆弧最低点b滑上粗糙水平面,圆弧轨道在b点与水平轨道平滑相接,物块最终滑至c点停止,若圆弧轨道半径为R,物块与水平面间的动摩擦因数为μ,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、物块从a到b的过程机械能守恒,有:
得物块滑到b点时的速度为 . 故A错误。BC、物块滑到b点时,由牛顿第二定律可得:代入,可得:,由牛顿第三定律知,压力为3mg。故B错误,C正确。D、对物块从a到c的全过程应用动能定理,有:则b点与c点的距离为:。故D正确。
故选CD。
考查方向
解题思路
物块从a到b的过程中,轨道对物块不做功,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律求物块滑到b点时的速度;物块滑到b点时,由合力提供向心力,求出轨道对物块的支持力,再由牛顿第三定律得到物块对轨道的压力;对物块从a到c的全过程应用动能定理求b点与c点间的距离.
易错点
可在理解A项结果的基础上,进一步记住B项结论,这个结论告诉我们:N与轨道半径无关。
10. 如图,真空中a、b、c、d四点共线且等距.先在a点固定一点电荷+Q,测得b点场强大小为E。若再将另一等量异种点电荷﹣Q放在d点时,则( )
正确答案
解析
AC、设,据题:+Q在b点产生的场强大小为E,方向水平向右,由点电荷的场强公式得:。Q在b点产生的电场强度大小为:,方向水平向右,所以b点的场强大小为,方向水平向右。故A错误,C正确。B、根据对称性可知,c点与b点的场强大小相等,为,方向水平向右。故B正确。D、电场线方向从a指向d,而顺着电场线方向电势降低,则c点电势比b点电势低.故D错误。
故选BC。
考查方向
解题思路
根据点电荷的场强公式运用比例法-Q在b、c两点的场强.ab连线上每一点的场强是由+Q和-Q的点电荷产生的场强的叠加,由叠加原理求b、c两点的场强。根据电场线的方向判断电势的高低。
易错点
关键掌握点电荷的场强公式和电场的叠加原理,并能正确运用,要注意场强的叠加遵守平行四边形定则.
12. 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是( )
正确答案
解析
A、带电粒子在磁场中向下偏转,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电.故A错误.B、在平行金属板间,根据左手定则知,带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上,则电场力的方向竖直向下,知电场强度的方向竖直向下,所以速度选择器的P1极板带正电.故B正确.CD、进入B2磁场中的粒子速度v是一定的,由牛顿第二定律有
得 可知,若r越大,则比荷越小,而粒子的质量m不一定大,故C错误,D正确.
故选BD。
考查方向
解题思路
根据带电粒子在磁场中的偏转方向确定带电粒子的正负.根据在速度选择器中电场力和洛伦兹力平衡确定P1极板的带电情况.在磁场中,根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的轨道半径,即可知道轨迹半径与什么因素有关.
易错点
解决本题的关键会根据左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道在速度选择器中,电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡。
11.如图所示,传送带的水平部分长为L,运行速率恒定为v,在其左端无初速放上木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间可能是( )
正确答案
解析
A、开始时,木块相对带向左运动,摩擦力向右,做匀加速运动,直到速度相同:
由牛顿第二定律
由运动学公式、
则此后匀速运动,时间为 。联立得。故A正确。BCD、若,木块全过程匀加速运动,时间为,或者。故BC正确,D错误。
故选ABC。
考查方向
解题思路
开始时,木块相对带向左运动,摩擦力向右,做匀加速运动,由牛顿第二定律求出加速度,由运动学公式求出加速的时间和位移,与传送带长度比较,讨论两种情况:若,先加速后匀速运动,求出两段时间,相加即可;若,一直加速,选择合适公式求出时间即可。
易错点
木块与传送带速度相同时摩擦力突变为0,此后一起匀速运动;由于传送带长度不确定,需要讨论能否达到速度相同。
如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律
13.已准备的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、 带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需要的器材是 (填字母代号)
a直流电源、天平及砝码 b直流电源、毫米刻度尺
c交流电源、天平及砝码 d交流电源、毫米刻度尺
14.实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某同学对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,这些方案中合理的是:
15.安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图2所示.图中O点为打点起始点,且速度为零.选取纸带上打出的连续点A、B、C、…作为计数点,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分別为h1、h2、h3。已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从O点到F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep= ,动能的增加量△Ek= (这两个空均要求用题中所给字母表示)
16.实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差下列说法正确的是( )
正确答案
d
解析
打点计时器的工作电源是交流电源,在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离,以及通过纸带上两点的距离,求出平均速度,从而可知瞬时速度.纸带上相邻两计时点的时间间隔已知,所以不需要秒表.重锤的质量可以不测.故必需的仪器有d
考查方向
解题思路
在验证机械能守恒的实验中,验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等,所以要测重锤下降的距离和瞬时速度,测量瞬时速度和下降的距离均需要刻度尺,不需要秒表,重锤的质量可以不测.
易错点
明确各种实验仪器的使用方法和实验的实验原理是解决实验问题的关键,注意实验过程中尽量减小摩擦阻力的影响,同时掌握瞬时速度通过实验数据算出,而不是理论推算,下落高度是通过刻度尺来测量而得.
正确答案
解析
本实验通过验证减少的重力势能mgh是否与增加的动能相等,来验证机械能是否守恒,在处理数据时,高度h必须用刻度尺测量,速度v必须根据平均速度公式来求,不能通过运动学公式来算出,否则得不到实验验证。故选D。
考查方向
解题思路
本实验通过验证减少的重力势能mgh是否与增加的动能相等,来验证机械能是否守恒,在处理数据时,高度h必须用刻度尺测量,速度v必须根据平均速度公式来求,不能通过运动学公式来算出,否则得不到实验验证.
易错点
明确各种实验仪器的使用方法和实验的实验原理是解决实验问题的关键,注意实验过程中尽量减小摩擦阻力的影响,同时掌握瞬时速度通过实验数据算出,而不是理论推算,下落高度是通过刻度尺来测量而得.
正确答案
,
解析
,
正确答案
解析
重力势能的减少量略大于动能的增加量属于系统误差,通过减小阻力的影响可以减小系统误差.
考查方向
解题思路
根据下降的高度求出重力势能的减小量,根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出F点的瞬时速度,从而得出动能的增加量.重力势能的减少量略大于动能的增加量属于系统误差,通过减小阻力的影响可以减小系统误差.
易错点
明确各种实验仪器的使用方法和实验的实验原理是解决实验问题的关键,注意实验过程中尽量减小摩擦阻力的影响,同时掌握瞬时速度通过实验数据算出,而不是理论推算,下落高度是通过刻度尺来测量而得.
测量阻值约为100Ω的定值电阻,实验室提供如下的实验器材;
(A电动势E=6V,内阻很小的直流电源B量程5mA,内阻为=50Ω的电流表C量程0.6A,内阻为=0.2Ω的电流表D量程6V,内阻≈15kΩ的电压表E定值电阻=5Ω;F定值电阻=500Ω;G最大阻值15Ω,最大允许电流2A的滑动变阻器;H最大阻值15kΩ,最大允许电流0.5A的滑动变阻器;I开关一个,导线若干)
17.为了能比较精确地测量的电阻值,电流表应选用_________(填“B”或“C”)、定值电阻应选用____________(填“E”或“F”)、滑动变阻器应选用 (填“G”或“H”)
18.请根据所选用的实验器材,设计测量电阻的电路,并在方框中画出电路原理图。
19.如果电压表的示数为U(单位为V)电流表的示数为I(单位为A),则待测电阻的计算式为=____________(表达式中所用到的电阻值必须用对应的电阻符号表示,不得直接用数值表示)
正确答案
B E G
解析
由于流过的最大电流约为,故需要用5mA的电流表关联小电阻改装。为比较精确地测量,即多测数据,判断为分压式控制,选小的滑动变阻器,易操作。故选B, E,G。
考查方向
解题思路
利用读数要求(量程),据电动势选出电流表量程,没合适的则需改装出合适的;再判断电流表的内外接,若电流表内阻已知时,为削除系统误差,需内接;为比较精确地测量,即多测数据,判断为分压式控制。
易错点
本题主要考查伏安法测电阻的相关方法,关键是掌握控制电路和测量电路的设计和电表的改装。
正确答案
解析
由于电流表内阻已知,故内接,这样可以削除系统误差。
考查方向
解题思路
利用读数要求(量程),据电动势选出电流表量程,没合适的则需改装出合适的;再判断电流表的内外接,若电流表内阻已知时,为削除系统误差,需内接;为比较精确地测量,即多测数据,判断为分压式控制。
易错点
本题主要考查伏安法测电阻的相关方法,关键是掌握控制电路和测量电路的设计和电表的改装。
正确答案
解析
据欧姆定律,可求得
考查方向
解题思路
利用读数要求(量程),据电动势选出电流表量程,没合适的则需改装出合适的;再判断电流表的内外接,若电流表内阻已知时,为削除系统误差,需内接;为比较精确地测量,即多测数据,判断为分压式控制。
易错点
本题主要考查伏安法测电阻的相关方法,关键是掌握控制电路和测量电路的设计和电表的改装。
质量m=0.60kg的篮球从距地板H=0.80m高处由静止释放,与水平地板撞击后反弹上升的最大高度h=0.45m,从释放到弹跳至h高处经历的时间t=1.1s,忽略空气阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
20.篮球与地板撞击过程中损失的机械能
21.篮球对地板的平均撞击力大小
正确答案
2.1J
解析
篮球与地板撞击过程中损失的机械能为
考查方向
解题思路
利用机械能的定义可求
易错点
在应用动量定理时注意其为矢量式,在写标量式时注意选取正方向。
正确答案
16.5N
解析
设篮球从H高处下落到地板所用时间为t1,刚接触地板时的速度为v1;反弹离地时的速度为v2,上升的时间为t2,由动能定理和运动学公式
下落过程 ,解得 ,则
上升过程 ,解得 ,则
篮球与地板接触时间为
设地板对篮球的平均撞击力为F,由动量定理得
解得
根据牛顿第三定律,篮球对地板的平均撞击力,方向向下。
考查方向
解题思路
利用下落和反弹上升过程,据动能定理求出碰前和碰后的速度,运动学公式求出下落和上升过程的时间,求出碰撞的时间;再利用动量定理可求出碰撞时的平均作用力。
易错点
在应用动量定理时注意其为矢量式,在写标量式时注意选取正方向。
如图,光滑斜面倾角为37°,一质量m=1×10-2Kg、电荷量q=+C的小物块置于斜面上,当加上水平向右的匀强电场时,该物体恰能静止在斜面上,。
22.该电场的电场强度大小
23.若电场强度变为原来的,小物块运动的加速度大小
24.在23题的前提下,当小物块沿斜面下滑L=时,机械能的改变量
正确答案
解析
如图所示,小物块受重力、斜面支持力和电场力三个力作用,受力平衡,则有
在x轴方向
在y轴方向
得、,故有、,方向水平向右.
考查方向
解题思路
带电物体静止于光滑斜面上恰好静止,物体受到重力、支持力和电场力,根据平衡条件,可判断出电场力方向,再由平衡条件列式,求得电场强度的大小.
易错点
由三力平衡,借助于力的平行四边形定则来确定电场强度方向.当受力不平衡时,由牛顿运动定律来求解.当物体运动涉及电场力、重力做功,注意电场力做功只与沿电场强度方向的位移有关.
正确答案
解析
场强变化后物块所受合力为
根据牛顿第二定律得
故代入解得,方向沿斜面向下
考查方向
解题思路
当电场强度减半后,物体受力不平衡,产生加速度.借助于电场力由牛顿第二定律可求出加速度大小.
易错点
由三力平衡,借助于力的平行四边形定则来确定电场强度方向.当受力不平衡时,由牛顿运动定律来求解.当物体运动涉及电场力、重力做功,注意电场力做功只与沿电场强度方向的位移有关.
正确答案
解析
机械能的改变量等于电场力做的功,故,解得
考查方向
解题思路
选取物体下滑距离为L=作为过程,机械能的改变量等于电场力对物体做的功,由功的公式计算.
易错点
由三力平衡,借助于力的平行四边形定则来确定电场强度方向.当受力不平衡时,由牛顿运动定律来求解.当物体运动涉及电场力、重力做功,注意电场力做功只与沿电场强度方向的位移有关.
如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为L。第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内P、Q两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、L、t0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
25.求电压U0的大小
26.求t0/2时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径
27.何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间
正确答案
解析
对粒子 由牛顿第二定律:
又
由运动学公式:
得
考查方向
解题思路
首先求出电容器加有电压时的电场强度,从而求出有电场时的加速度,把粒子的运动在竖直方向上分为两段,先是匀加速运动,后是匀速运动,在竖直方向上,这两段位移的和大小上等于板间距离的一半.列式即可求出电压.
易错点
该题考查到的知识点较多,首先是考察到了离子在匀强电场中的偏转,并且电场还是变化的,这就要求我们要有较强的过程分析能力,对物体的运动进行分段处理;还考察到了离子在匀强磁场中的偏转,要熟练的会用半径公式和周期公式解决问题;在解决粒子在有界磁场中的运动时间问题时,要注意偏转角度与运动时间的关系,熟练的运用几何知识解决问题.是一道难度较大的题.
正确答案
解析
带电粒子离开电场时的速度大小为
又据平抛规律有
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有
联立解得
考查方向
解题思路
当t0=0时,粒子进入电场,根据已知条件求出离开电场时水平方向上的速度和竖直方向上的速度,即可求出合速度的大小,结合半径公式即可求出在匀强磁场中做圆周运动的半径.
易错点
该题考查到的知识点较多,首先是考察到了离子在匀强电场中的偏转,并且电场还是变化的,这就要求我们要有较强的过程分析能力,对物体的运动进行分段处理;还考察到了离子在匀强磁场中的偏转,要熟练的会用半径公式和周期公式解决问题;在解决粒子在有界磁场中的运动时间问题时,要注意偏转角度与运动时间的关系,熟练的运用几何知识解决问题.是一道难度较大的题.
正确答案
时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短,
解析
由几何关系知,时刻进入磁场时速度方向与y轴的夹角最小,即有在磁场中运动圆心角最小,故时间最短。
带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为
设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为 ,则 ,
解得
带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧所对的圆心角为 ,所求最短时间为,
带电粒子在磁场中运动的周期为
联立以上各式解得
考查方向
解题思路
带电粒子在磁场中的运动时间最短,即为进入磁场时速度方向与y轴的夹角最小的情况,当在电场中偏转的角度最大时,在磁场中的运动时间最短,画出离子运动的轨迹图,结合偏转时间、圆心角与周期关系,即可求解.
易错点
该题考查到的知识点较多,首先是考察到了离子在匀强电场中的偏转,并且电场还是变化的,这就要求我们要有较强的过程分析能力,对物体的运动进行分段处理;还考察到了离子在匀强磁场中的偏转,要熟练的会用半径公式和周期公式解决问题;在解决粒子在有界磁场中的运动时间问题时,要注意偏转角度与运动时间的关系,熟练的运用几何知识解决问题.是一道难度较大的题.