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(18分)如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、...

(18分)如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。通过调整两板间距d可以改变收集效率η。当d=d0时η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集)。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。

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(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系;

 

(1)0.9d0;(2) 【解析】 试题分析:(1)收集效率为81﹪,即离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘,设高压电源的电压为,则在水平方向有 ① (2分) 在竖直方向有 0.81d0= ② (2分) 其中 ③ (1分) 当减小两板间距时,能够增大电场强度,提高装置对尘埃的收集效率。收集效率恰好为100%时,两板间距即为dm。如果进一步减小d,收集效率仍为100%。因此,在水平方向有 ④ 在竖直方向有 ⑤ (2分) 其中 ⑥ (1分) 联立①—⑥各式可得 dm=0.9d0 ⑦ (2分) (2)通过前面的求解可知,当时,收集效率均为100%。 (2分) 当d>0.9d0时,设距下板处的尘埃恰好到达下板的右端边缘,此时有 ⑧ (2分) 根据题意,收集效率为 ⑨ (2分) 联立①、②、③、⑨及⑩式可得 ⑩ (2分) 考点: 带电粒子在电场中的运动 【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的偏转问题,考查对临界问题和类平抛运动问题的分析、解决问题的能力;对于临界问题分析时首先要找临界条件;对类平抛运动要从三个方面着手:①分运动的独立性;②分运动的等时性;③由,可知出现临界问题的原因有:极板长度、极板间距、粒子的速度.  
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考点分析:
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14分)卡车以v0=10m/s在平直的公路上匀速行驶,因为路口出现红灯,司机立即刹车,使卡车做匀减速直线前进直至停止。停止等待6s时,交通灯变为绿灯,司机立即使卡车做匀加速运动。已知从开始刹车到恢复原来的速度所用时间t=12s,匀减速的加速度是匀加速的2倍,反应时间不计。求:

(1)卡车匀减速所用时间t1

(2)从卡车开始刹车到刚恢复到原来速度的过程中,通过的位移大小s.

 

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(9分)某研究性学习小组为了验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断。MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO´=h(h>L)。

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(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:                       

(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O´C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=                

(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O´点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cosθ为横坐标,得到如图(b)所示图象。则当θ=60°时,s为______m;若悬线长L=1.0m,悬点到木板间的距离OO´为______m。

 

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(6分)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此验证小车的运动符合动能定理。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、天平、刻度尺等,组装的实验装置如右图所示。

(1)为使细线对小车的拉力可认为是小车受到的合力,除了要让细线与长木板平行,实验还需平衡摩擦力,具体的操作步骤是                  ;而实验时还须保证小车质量远大于钩码质量,这样做是为了____________________。

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(2)如上图为某次实验打出纸带的一部分,若钩码的质量为m,小车的质量为M,打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g,则用纸带上标出的测量长度及上述物理量写出验证动能定理的表达式,应为                              

 

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在绝缘光滑的水平面上x=3L和 x=3L两处分别固定两个电荷QA、QB,两电荷连线之间的电势φ与位置x之间的关系图象,图中x=L点为图线的最低点,若在x=2L由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的带电小球(可视为质点),下列有关说法正确的是

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A.小球在x=L处的速度最大

B.小球可以到达x=-2L点处

C.小球将以x=L点为中做往复运动

D.QAQB为同种电荷,且QAQB

 

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如图为湖边一倾角为30°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为O一人站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子,已知AO=40m,g取10 m/s2.下列说法正确的是

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A.若v0=17 m/s,则石块可以落入水中

B.若石块能落入水中,则v0越大,落水时速度方向与水平面的夹角越小

C.若石块不能落入水中,则v0越大,落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越大

D.若石块不能落入水中,则v0越大,落到斜面上时速度方向与斜面的夹角不变

 

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