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如图所示,在一对以板长为2a、板间距离为的平行板围成的矩形EFQP区域内有垂直于...

manfen5.com 满分网如图所示,在一对以板长为2a、板间距离为manfen5.com 满分网的平行板围成的矩形EFQP区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m、电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从EF边的中点小孔D处垂直于EF边进入磁场,不计重力和空气阻力的影响.
(1)若粒子的轨道半径为a,求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若改变磁感应强度的大小,使粒子恰好未碰PQ板,求粒子在磁场中运动的时间;
(3)若再次改变磁感应强度的大小,使粒子与ED板多次碰撞后刚好击中板端E点,试讨论此种情况粒子在磁场中运动的时间与碰撞次数的关系.(不计粒子与ED板碰撞的作用时间.设粒子与ED板碰撞前后,电量保持不变并以相同的速率反弹.)
(1)粒子进入磁场后由洛仑兹力提供向心力,通过动能定理即圆周运动向心力公式即可求出B; (2)通过对题目的分析作出粒子运动的轨迹图,根据数学知识可得到其运动的轨迹半径,通过周期公式及几何关系即可求出粒子在磁场中运动的时间; (3)设粒子运动圆周半径为r,经过n次碰撞,即经过n个半圆运动,最后一次打到E点,已知其运动的周期,就可以求出粒子在磁场中运动时间,就可以判断时间与碰撞次数有无关系. 【解析】 (1)设粒子经电场加速射入磁场时的速度为v, 由动能定理有:  ① 又设当粒子的轨道半径为r1=a时,磁场的磁感应强度为B,由洛仑兹力提供向心力有:  ② 联立①②式并代入已知量解得:  (2)若粒子恰好未碰PQ板,则由题意和作图知其轨道半径为:        ③ 设粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为α, 由图中几何关系有:            ④    sinθ=     ⑤ 而周期为: ⑥ 粒子在磁场中运动时间为: ⑦ 联立①③④⑤⑥⑦式并解得:     (3)设粒子运动圆周半径为r,经过n次碰撞,即经过n个半圆运动,最后一次打到E点. 有: ⑧ 圆周运动周期:     ⑨ 粒子在磁场中运动时间:  ⑩ 联立①⑧⑨⑩式并解得:   显然,此种情况粒子在磁场中运动的时间与碰撞次数无关. 答:(1)若粒子的轨道半径为a,磁场的磁感应强度B的大小为;(2)若改变磁感应强度的大小,使粒子恰好未碰PQ板,求粒子在磁场中运动的时间为;(3)若再次改变磁感应强度的大小,使粒子与ED板多次碰撞后刚好击中板端E点,粒子在磁场中运动的时间为与碰撞次数的无关.
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考点分析:
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(1)以CD所在的平面为重力势能的参考面,小物体滑到圆弧轨道A点时的机械能是多少?
(2)释放小球前,弹簧的弹性势能Ep
(3)斜面高h.
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manfen5.com 满分网(1)利用如图所示电路测量一量程为300mV的电压表的内阻Rv,Rv约为300Ω.
①请补充完整某同学的实验步骤:
A.按电路图正确连接好电路,把滑动变阻器R的滑片P滑到______(填“a”或“b”)端,闭合开关S2; 
B.闭合开关Sl,调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
C.保持开关S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S2,调整电阻箱R的阻值大小,使电压表的指针指到满刻度的______;读出此时电阻箱R的阻值,即等于电压表内阻Rv.
②实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱(最大阻值999.9Ω)、电池(电动势约1.5V,内阻可忽略不计)、导线和开关之外,还有如下可供选择的实验器材:A.滑动变阻器(最大阻值200Ω);  B.滑动变阻器(最大阻值20Ω).为了使测量比较精确,从可供选择的实验器材中,滑动变阻器R应选用______ (填序号).
③对于上述测量方法,从实验原理分析可知,实际测出的电压表内阻的测量值R______ (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值Rv.
(2)某同学利用如图甲的实验装置来验证机械能守恒定律.
①该同学开始实验时情形如图甲所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
a______;b______
②实验中所用重物的质量m=lkg,经改正错误后,打出的纸带如图乙所    示,O为重物由静止开始运动时打点计时器所打的第一个点,A、B、C、D为相邻的几个计数点,每两个相邻计数点的时间间隔为0.04s,测得OA=0.77cm、OB=3.07cm、OC=6.92cm、OD=12.30cm,查出当    地的重力加速度g=9.80m/s2,则重物在计时器打下B点时的动能EkB=______J;从开始下落到打下B点的过程中,重物的重力势能减少量△Ep=______ J.(结果保留三位有效数字)
③据纸带算出相关各点的速度v并量出下落的距离h,以manfen5.com 满分网导为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图丙中的______,由此可说明机械能是守恒的,图象的斜率代表的物理量是______
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C.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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