(12分)如图甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向如图所示。O为隔板上的一个小孔,通过O点可以从不同方向向磁场区域发射电量为+q,质量为m,速率为的粒子,且所有入射的粒子都在垂直于磁场的同一平面内运动。不计重力及粒子间的相互作用。
(1)如图乙所示,与隔板成450角的粒子,经过多少时间后再次打到隔板上?此粒子打到隔板的位置与小孔的距离为多少?请画出轨迹图,并求解。
(2)所有从O点射入的带电粒子在磁场中可能经过区域的面积为多少?请画出图示,并求解。
(12分)示波管是示波器的核心部分,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。在电子枪中,电子由阴极K发射出来,经加速电场加速,然后通过两对相互垂直的偏转电极形成的电场,发生偏转。其示意图如图(图中只给出了一对方向偏转的电极)所示。电子束打在荧光屏上形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量=1.6×10C,质量=9.0×10kg,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑相对论效应。
(1)若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计,要使电子被加速后的动能达到1.6×10J,求加速电压为多大;
(2)电子被加速后进入偏转系统,X方向的偏转电极不加电压,只在方向偏转电极加电压,即只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况,偏转电极的极板长=4cm,两板间距离=1cm,Y极板右端与荧光屏的距离=18cm,当在偏转电极上加的正弦交变电压时,如果电子进入偏转电场的初速度,每个电子通过偏转电场的过程中,电场可视为稳定的匀强电场。求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度;
(9分)下图是《驾驶员守则》中的安全距离图示和部分安全距离表格.
车速(km/h) |
反应距离(m) |
刹车距离(m) |
停车距离(m) |
40 |
10 |
10 |
20 |
60 |
15 |
22.5 |
37.5 |
80 |
A=( ) |
B=( ) |
C=( ) |
请根据该图表计算
(1)如果驾驶员的反应时间相同,请计算表格中A=? ;
(2)如果刹车的加速度相同,请计算表格中B=?,C=?;
(3)如果刹车的加速度相同,一名喝了酒的驾驶员发现前面50 m处有一队学生正在横穿马路,此时他的车速为72 km/h,而他的反应时间比正常时慢了0.1 s,请问他能在50 m内停下来吗?
(8分)一课外小组同学想要测量一个电源(电动势E约为6.2V,内阻r约为2.2Ω)的电动势及内阻。准备的器材有:电流表A1(0-200mA,内阻是12Ω),电阻箱R(最大阻值9.9Ω),定值电阻R0=6.0Ω,一个开关和若干导线。
(1)请在方框中画出设计电路图。
(2)若记录实验中电阻箱的阻值R和对应的A1示数的倒数,得到多组数据后描点作出R-图线如图所示,则该电源的电动势E=______V,内阻r=_______Ω。(结果保留两位有效数字)
(6分)A、B两位同学看到了这样一个结论:“由理论分析可得,弹簧的弹性势能公式为(式中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)”。为验证这一结论,A、B两位同学设计了如下的实验:
①首先他们都进行了如图甲所示的实验:将一根轻质弹簧竖直挂起,在弹簧的另一端挂上一个已知质量为m的小铁球,稳定后测得弹簧伸长量为d;
②A同学完成步骤①后,接着进行了如图乙所示的实验:将这根弹簧竖直的固定在水平桌面上,并把小铁球放在弹簧上,然后竖直地套上一根带有插销孔的长透明塑料管,利用插销压缩弹簧;拔掉插销时,弹簧对小铁球做功,使小铁球弹起,测得弹簧的压缩量为x时,小铁球上升的最大高度为H.
③B同学完成步骤①后,接着进行了如图丙所示的实验. 将这根弹簧放在一光滑水平桌面上,一端固定在竖直墙上,另一端被小球压缩,测得压缩量为x,释放弹簧后,小球从高为h的桌面上水平抛出,抛出的水平距离为L.
(1)A、B两位同学进行图甲所示实验的目的是为了确定弹簧的劲度系数,用m、d、g表示劲度系数k= .
(2)如果成立,那么A同学测出的物理量x与d、H的关系式是:x= ;B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是:x= .
如图所示,一根光滑的绝缘斜槽连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的圆形绝缘光滑槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T。有一个质量m=0.10g,带电量为q=+1.6×10-3C的小球在斜轨道上某位置由静止自由下滑,若小球恰好能通过最高点,则下列说法中正确的是(重力加速度取10m/s2)( )
A.小球在最高点只受到重力的作用
B.小球从初始静止到达最高点的过程中机械能守恒
C.若小球到最高点的线速度为v,小球在最高点时的关系式成立
D.从题中已知条件可以计算出小球滑下的初位置离轨道最低点的高度