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如图所示,水平线MN的上方区域是场强大小为E的匀强电场,其方向指向右上方向且与M...

如图所示,水平线MN的上方区域是场强大小为E的匀强电场,其方向指向右上方向且与MN的夹角θ=45°,水平线MN的下方是有一定高度的磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直纸面向外.一个不计重力的带负电的粒子,从MN上的O点,以v的初速度沿电场方向射入匀强电场.已知粒子的电量为q,质量为m,求:
(1)要使粒子离开匀强电场后能够再次返回匀强电场,匀强磁场的高度d至少为多少?
(2)若水平虚线MN下方的匀强磁场是足够高,求粒子离开O点后第一次回到水平线MN进入磁场到第二次回到MN的过程,所用的时间t1为多少?
(3)粒子第二次回到MN到第三次回到MN的过程,所用的时间t2为多少?

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(1)分析带电粒子的运动情况:粒子进入电场后,先做匀减速运动,再反向做匀加速运动,仍以大小为v的速度从O点第一次经过水平线MN进入磁场,如图所示.在磁场中由洛伦兹力提供向心力则做匀速圆周运动,要使粒子离开匀强电场后能够再次返回匀强电场,磁场中其轨迹最多到磁场下边界相切,由牛顿第二定律求出磁场中轨迹半径,由几何关系求解匀强磁场的高度d的最小值. (2)找出磁场中轨迹的圆心角,即可求解磁场中运动时间. (3)粒子从C点运动到D点,做类平抛运动,运用运动的分解法,由运动学公式和牛顿第二定律求解时间t2. 【解析】 (1)带负电粒子进入电场后,先做匀减速运动,再反向做匀加速运动,仍以大小为v的速度从O点第一次经过水平线MN进入磁场,如图所示. 使粒子能够再次回到电场,磁场宽度至少满足  d=R+Rcosθ…① R为粒子在磁场中做圆周运动的半径, 由牛顿第二定律有 qvB=m…② 解得匀强磁场原宽度d至少为:  d=…③ (2)粒子从电场中第一次经过水平线MN进入磁场做匀速圆周运动,设粒子在磁场中运动时间为t1   T=…④  t1=…⑤ (3)粒子从C点运动到D点,做类平抛运动,由几何关系可知,位移CD方向与粒子在C点的速度方向夹角α=45° x=vt2…⑥ y=…⑦ tan45…⑧ 解得 …⑨ 答: (1)要使粒子离开匀强电场后能够再次返回匀强电场,匀强磁场的高度d至少为. (2)粒子离开O点后第一次回到水平线MN进入磁场到第二次回到MN的过程,所用的时间t1为. (3)粒子第二次回到MN到第三次回到MN的过程,所用的时间t2为.
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考点分析:
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如图所示是放置在竖直平面内的游戏滑轨,有一质量m=2kg的小球穿在轨道上.滑轨由四部分粗细均匀的滑杆组成:水平直轨道AB;倾斜直轨道CD,长L=6m,与水平面间的夹角θ=37;半径R1=1m的圆弧轨道APC;半径R2=3m的圆弧轨道BQED.直轨道与圆弧轨道相切,切点分别为A、B、D、C,E为最低点.倾斜直轨道CD与小球间的动摩擦因数为μ=5/32,其余部分均为光滑轨道,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.现让小球从AB的正中央以初速度V=10m/s开始向左运动,问:
(1)第一次经过E处时,轨道对小球的作用力为多大?
(2)小球第一次经过C点时的速度为多大?

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在消防演习中,消防队员通过一根竖直的长绳从楼房顶端由静止开始滑下,经一段时间落地.某消防队员下滑过程中轻绳对消防队员的作用力随时间变化情况如图所示,已知消防队员质量m=60kg,消防队员脚一触地其与长绳作用力即为零,g取10m/s2.求:楼房的高度.

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(Ⅰ)为研究滑块的运动,选用滑块、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑轮的木板、以及由漏斗和细线构成的单摆等组成如图1所示的装置,实验中,滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动,同时让单摆垂直于纸带运动方向做小摆幅摆动,漏斗可以漏出很细的有色液体,在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置,如图2所示①漏斗和细线构成的单摆在该实验中所起的作用与下列哪个仪器相同?______(填写仪器序号)
A.打点计时器B.秒表C.毫米刻度尺D.电流表
②如果用该实验装置测量滑块加速度,对实验结果影响最大的原因是:______
(Ⅱ)如图是用来测量未知电阻Rx的实验电路的实物连线示意图,图中Rx是待测电阻,阻值约为几kΩ;E是电池组,电动势6V,内阻不计;V是电压表,量程3V,内阻r=3kΩ;R是电阻箱,阻值范围0~999Ω;R1是滑动变阻器,S1和S2是单刀单掷开关.主要的实验步骤如下:
a.连好电路后,合上开关S1和S2,调节滑动变阻器的滑片,使得电压表的示数为3.0V.
b.合上开关S1,断开开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使得电压表的示数为1.5V.
c.读出电阻箱的阻值(电阻箱的旋钮位置如图所示),并计算求得未知电阻Rx的大小.
d.实验后整理仪器.
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①根据实物连线示意图,在虚线框内画出实验的电路图,图中标注元件的符号应与实物连接图相符.
②供选择的滑动变阻器有:滑动变阻器A:最大阻值100Ω,额定电流0.5A;滑动变阻器B:最大阻值20Ω.额定电流1.5A
为了使实验的系统误差尽量小,实验应选用的滑动变阻器是______(填代号).
③未知电阻Rx=______.(保留2位有效数字)
④测量值与真实值比较,测量值比真实值______.(填“偏大”、“相等”或“偏小”)

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如图,在水平桌面上放置两条相距l、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd,阻值为R的电阻与导轨的α、c端相连.质量为m电阻不计的滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动.整个装置放于竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B.滑杆的中点系一不可伸长的轻绳,绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后,与另一质量也为m的物块相连,绳处于拉直状态.现从静止开始释放物块,若当物块下落高度h=manfen5.com 满分网时恰好达到最大速度,用g表示重力加速度,则下列说法不正确的是( )
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A.物块最大速度为manfen5.com 满分网
B.物块最大速度为manfen5.com 满分网
C.在此过程中电阻R放出的热量为manfen5.com 满分网
D.物块达到最大速度时刻,电阻R消耗的功率为manfen5.com 满分网
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如图所示,K、L、M是两等量异种点电荷周围的一簇等势面,已知在两点电荷连线上相邻两等势面间的距离DE=EF.一带负电的点电荷,从点a射入电场,运动轨迹如图中实线所示,以manfen5.com 满分网表示点电荷从a到b电场力做功的数值,以manfen5.com 满分网表示点电荷从b到c电场力做功的数值,若只考虑电场力作用,则BB( )
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A.manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网
B.manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网
C.粒子由a到b,动能增加
D.a点的电势较b点的电势低
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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