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(15分)如图所示,在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁...

(15分)如图所示,在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域。磁场的磁感应强度为B,方向水平并垂直纸面向里。一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动,重力加速度为g

(1)求此区域内电场强度的大小和方向

(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径。求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离。

(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2(不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小。

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

(1)E=mg/q 竖直向上(2)(3) 【解析】(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。 因此电场强度的方向竖直向上   设电场强度为E,则有mg=qE,即E=mg/q                               (2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有qvB=mv2/R,解得R=               依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,该微粒运动至最高点时与水平地面间的距离为 hm=5R/2=    (3)将电场强度的大小变为原来的1/2,则电场力变为原来的1/2,即F电=mg/2 带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为vt,根据动能定理有 mghm-F电hm=mvt2-mv2        解得:
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(17分)如图所示,质量为80 kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上,小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动,现观察到物体在磅秤上读数为1000 N.已知斜面倾角θ=30°,小车与磅秤的总质量为20 kg.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

 

 

 

 

 

(1)拉力F为多少?

(2)物体对磅秤的静摩擦力为多少?

(3)若小车与斜面间有摩擦,动摩擦因数为,斜面质量为100 kg,试求斜面对地面的压力和摩擦力分别为多少?(A一直静止在地面上)

 

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(15分)如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道。光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为6ec8aac122bd4f6e。从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s。已知小球质量m,不计空气阻力,求:

(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;

(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;

(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功。

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

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(9分)为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题:

 

6ec8aac122bd4f6e

 

(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是___________

A.将不带滑轮的木板一端垫高适当,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

(2)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,得到一条打点的纸带,如图所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1x2x3x4x5x6已量出,则小车加速度的表达式为a=___________;

 

6ec8aac122bd4f6e

 

(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为_______________;

(4)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码质量不变,改变小车质量m,得到的实验数据如下表:

实验次数

1

2

3

4

5

小车加速度a/ms-2

0.77

0.38

0.25

0.19

0.16

小车质量m/kg

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

 

 

 

 

为了验证猜想,请在下列坐标系中作出最能直观反映am之间关系的图象.

 

6ec8aac122bd4f6e

 

 

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(13分)某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中,串联了一只2.8 Ω的保护电阻R0,实验电路如图所示.

 

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)连好电路后,当该同学闭合电键,发现电流表示数为0,电压表示数不为0.检查各接线柱均未接错,且接触良好;他用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接a、b;b、c;d、e时,示数均为0,把两表笔接c、d时,示数与电压表示数相同,由此可推断故障是______________________________.(3分)

(2)按电路原理图1及用多用电表的电压挡检查电路,把两表笔分别接c、d时的实物电路图,以画线代导线将没连接的线连接起来.(3分)

(3)排除故障后,该同学顺利完成实验,测得下列数据且根据数据在下面坐标图中描出对应的点,请画出U—I图,并由图求出:电池的电动势为______,内阻为_____.(4分)

I/A

0.10

0.17

0.23

0.30

0.40

U/V

1.20

1.00

0.80

0.60

0.55

 

6ec8aac122bd4f6e

 

(4)考虑电表本身电阻对测量结果的影响,造成本实验的系统误差的原因是:_____(3分)

 

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(6分)在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根带有绳套的细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度的拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。

①实验中两次拉伸橡皮条,以下注意事项正确的是      (填字母代号)。

A.将橡皮条拉伸相同长度即可       B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度       D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

②以下观点对减小实验误差有益的说法是     (填字母代号)。

A.两细绳必须等长

B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧秤同时拉细绳时两绳套方向应成900角,以便算出合力大小

D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远

 

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