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(21分)一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀...

(21分)一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强大小为E,方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方c点,如图所示,已知 b到O的距离为L,粒子的重力不计,试求:

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⑴画出粒子运动的轨迹,并求出磁感应强度B;

⑵求出圆形匀强磁场区域的最小半径和最小面积;

⑶求出b点到c点的距离

 

(1)(2)    (3) 【解析】(21分) (1)粒子在磁场中受洛仑兹力作用,作匀速圆周运动,设其半径为R,据此并由题意知,粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在x轴上,且b点在磁场区之外。过b沿速度方向作延长线,它与y轴相交于d点。作圆弧过O点与y轴相切,并且与bd相切,切点a即粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C,如图所示。---------------------------(4分) 由图中几何关系得: ---------------------------(2分) 由①、②求得     ---------------------------(2分) (2)要使磁场的区域有最小面积,则Oa应为磁场区域的直径,由几何关系知: 由②、④得       ---------------------------(3分) ∴匀强磁场的最小面积为:  ---------------------------(3分) (3)带电粒子进入电场后,由于速度方向与电场力方向垂直,故做类平抛运动,由运动的合成知识有: --------------------------(2分)    ---------------------------(2分)   而  ----------------------------------(1分) 联立解得:        (2分) 本题考查的是带电粒子在磁场和电场中的运动问题,根据洛伦兹力提高圆周运动的向心力,再根据几何关系计算出磁感应强度;然后根据几何关系计算出匀强磁场的最小面积;最后根据受力分析可知粒子做类平抛运动,根据相关运动学规律计算出bc距离;
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考点分析:
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(18分)如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距0.5 m,与水平面夹角为30°,不计电阻,广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=0.4 T,垂直导轨放置两金属棒6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e,长度均为0.5 m,电阻均为0.1Ω,质量分别为0.1 kg和0.2 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现6ec8aac122bd4f6e棒在外力作用下,以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动,6ec8aac122bd4f6e棒则由静止释放。试求:(取g=10 m/s2

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(1)金属棒6ec8aac122bd4f6e产生的感应电动势;

(2)闭合回路中的最小电流和最大电流;

(3)金属棒6ec8aac122bd4f6e的最终速度。

 

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(15分)如图甲所示,物体A、B的质量分别是mA=4.0㎏和mB=3.0㎏,用轻弹簧相连放在光滑水平面上,物体B右侧与竖直墙相接触。另有一物体C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4时与物体A相碰,并立即与A粘在一起不再分开。物块C的v-t图像如图乙所示。求:

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(1)物块C的质量mc

(2)墙壁对物块B的弹力在4s到8s的时间内对B做的功W及在4s到12s的时间内对B的冲量I的大小和方向;

(3)B离开墙后弹簧具有的最大弹性势能EP.

 

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现仅有以下器材:

A1表:量程0.2A    A2表:量程0.02A      V1表:量程3V

V2表:量程100V   滑线变阻器R:0∽10Ω  电阻箱R0:0∽9999.9Ω, 0.1A

蓄电池组E:ε=6V,r=0.1Ω   电键S及导线若干

为较准确地测定一电阻值Rx约1.2Ω的电阻丝的阻值,已有甲.乙两位同学分别设计了甲.乙二个电路图来测量Rx。但甲.乙两电路设计均有不合理之处,请指出存在的问题(各图分别指出两处即得满分)。

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甲图不合理之处:             、             。(2分)

乙图不合理之处:                           。(2分)                           

请设计一个实用的较合理的电路图,画在规定方框内,并写出Rx的计算公式。(说明公式中各物理量的意义)    Rx=                      ;(2分)

各量的意义是:                      。(3分)

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画图(4分)

 

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(1)用螺旋测微器测量某金属丝直径时的读数如下图一,金属丝直径为                            mm.(2分)

(2)图二为用50分度的游标卡尺测量物体长度时的读数,由于遮挡,只能看见游标的后半部分,这个物体的长度为               mm.(3分)

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一闭合线圈置于磁场中,若磁感应强度B时间变化的规律如图所示,则下图中能正确反映线圈感应电动势E随时间t变化的图象可能是

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