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如图所示,圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,在圆内区域Ⅰ(r≤R...

如图所示,圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,在圆内区域Ⅰ(r≤R)和圆外区域Ⅱ(r>R)分别存在两个磁场方向均垂直于XOY平面的匀强磁场;垂直于XOY平面放置了两块平面荧光屏,其中荧光屏甲平行于X轴放置在Y轴坐标为-2.22R的位置,荧光屏乙平行于Y轴放置在X轴坐标为3.5R的位置。现有一束质量为m、电荷量为q(q>0)、动能为E0的粒子从坐标为(-R,0)的A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ,最终打在荧光屏甲上,出现坐标为(0.4R,  -2.2R,)的亮点说明: 满分5 manfen5.com。若撤去圆外磁场,粒子打在荧光屏甲上,出现坐标为(0,-2.2R)的亮点M。此时,若将荧光屏甲沿Y轴负方向平移,则亮点的X轴坐标始终保持不变。(不计粒子重力影响)

说明: 满分5 manfen5.com

(1)求在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度v1、v2 的大小。

(2)求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。

(3)若上述两个磁场保持不变,荧光屏仍在初始位置,但从A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ的粒子束改为质量为m、电荷量为-q、动能为3E0的粒子,求荧光屏上的亮点的位置。

 

【解析】 试题分析:(1)由于在磁场中运动时洛仑兹力不做功,所以在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度大小就是在点入射时初始速度大小,由可得                  ①             (2分) (1)粒子在区域Ⅰ中运动了四分之一圆周后,从点沿轴负方向进入区域Ⅱ的磁场 如图所示,圆周运动的圆心是点,半径为 (1)    ②       (2分) 由可得             ③     (2分) 方向垂直平面向外。    ④            (1分) 粒子进入区域Ⅱ后做半径为的圆周运动,由 可得                 ⑤ 圆周运动的圆心坐标为(,),圆周运动轨迹方程为 将点的坐标(,)代入上式,可得       ⑥             (2分) 利用⑤、⑥式得   ⑦    (2分) 方向垂直平面向里。         ⑧              (1分) (3) 如图所示,粒子先在区域Ⅰ中做圆周运动。由可知,运动速度为 类似于⑤式,半径为 ⑨ (2分) 由圆心的坐标(,)可知,与的夹角为。通过分析如图的几何关系,粒子从点穿出区域Ⅰ的速度方向与轴正方向的夹角为⑩   (3分) 粒子进入区域Ⅱ后做圆周运动的半径为           (2分) 其圆心的坐标为(,),即(,),说明圆心恰好在荧光屏乙上。所以,亮点将出现在荧光屏乙上的点,其轴坐标为             (3分) 考点:带电粒子在组合场中的运动
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考点分析:
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粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,且沿x轴方向的电势j与坐标值x的关系如下表格所示:

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

x/m

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

φ/105v

9.00

4.50

3.00

2.25

1.80

1.50

1.29

1.13

1.00

根据上述表格中的数据可作出如右的j—x图像。现有一质量为0.10kg,电荷量为1.0´10-7C带正电荷的滑块(可视作质点),其与水平面的动摩擦因素为0.20。问:

说明: 满分5 manfen5.com

(1)由数据表格和图像给出的信息,写出沿x轴的电势j与x的函数关系表达式。

(2)若将滑块无初速地放在x=0.10m处,则滑块最终停止在何处?

(3)在上述第(2)问的整个运动过程中,它的加速度如何变化?当它位于x=0.15m时它的加速度多大?

(4)若滑块从x=0.60m处以初速度v0沿-x方向运动,要使滑块恰能回到出发点,其初速度v0应为多大?

 

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用高电阻放电法测电容的实验,是通过对高阻值电阻放电的方法,测出电容器充电电压为U时,所带的电量为Q,从而再求出待测电容器的电容C.某同学的实验情况如下:

(1)按图甲所示电路连接好实验电路;

(2)接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针偏转接近满刻度,记下这时电流表的示数I0=490μA及电压表的示数Uo =6.2V,I和U0 分别是电容器放电的初始电流和电压;

(3)断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流I的值,将测得数据填入预先设计的表格中,根据表格中的数据(10组)表示在以时间t为横坐标、电流I为纵坐标的坐标纸上,如图乙中用“×”表示的点.

试根据上述实验结果,在图乙中作出电容器放电的I-t图象,并估算出该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为 ___________C;该电容器的电容C约为____________F说明: 满分5 manfen5.com

 

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利用图示装置可以测定油漆喷枪喷射油漆雾滴的速度。将直径D = 40cm的纸带环,安放在一个可以匀速转动的转台上,纸带上有一狭缝A,A的正对面有一条标志线。油漆喷枪放在开有狭缝B的纸盒里。转台以角速度说明: 满分5 manfen5.com稳定转动后,开始喷漆。仅当狭缝A和B正对平行时,雾滴才能在纸带内侧留下痕迹。改变喷射速度重复实验,在纸带上留下了一系列的痕迹 a、b、c、d。将纸带取下放在刻度尺下(如下图)。

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已知说明: 满分5 manfen5.com,则:速度最小的雾滴所留的痕迹应为    点,该点离标志线的距离为   cm,该喷枪喷出的雾滴的最大速度为         m/s,若考虑空气阻力的影响,该测量值真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

 

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如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B的大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB。两物块由绝缘的轻弹簧相连,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接轻质小钩。整个装置处于电场强度为E、方向水平向左的匀强电场中。A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,且设A、B所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮。

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①若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,可使物块A恰好能离开挡板P,求物块C下落的最大距离。

②若物块C的质量改为2M,则当物块A刚离开挡板P时,C的速度为多大?

 

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如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1.6m,质量为M=3kg的木板,一个质量为m=1kg的小物块放在木板的最右端,m与M之间的动摩擦因数为μ="0.1" ,现对木板施加一个水平向右的拉力F。(小物块可看作质点,g=10m/s2

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(1)施加F后,要想把木板从物体m的下方抽出来,求力F的大小应满足的条件;

(2)如果所施力F="10" N,为了把木板从物体的下方抽出来,此力F的作用时间不得小于多少?

 

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