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如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(...

如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为V的水平初速度向右通过电场中的一点P,当t=t1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为L,D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.
(1)如果磁感应强度B为已知量,试推出满足条件时t1的表达式(用题中所给物理量的符号表示)
(2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B及运动的最大周期T的大小.
(3)当小球运动的周期最大时,在图中画出小球运动一个周期的轨迹.
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(1)小球在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力,结合牛顿第二定律与几何关系,即可求解; (2)根据小球做匀速圆周运动,由几何关系与运动轨道周期的公式,即可求解; (3)根据对小球受力分析,由受力情况来确定运动情况,从而画出运动轨迹. 【解析】 当小球进入电场时:mg=Eq将做匀速直线运动 (1)在t1时刻加入磁场,小球在时间t内将做匀速圆周运动,圆周运动周期为T 若竖直向下通过D点,由图甲1分析可知必有以下两个条件: t=T PF-PD=R  即:Vt1-L=R qVB= 所以:Vt1-L= t1=+  (2)小球运动的速率始终不变,当R变大时,T也增加,小球在电场中的运动的周期T增加, 在小球不飞出电场的情况下,当T最大时有: DQ=2R     =2 B= T===  由图分析可知小球在电场中运动的最大周期: T=8×=  (3)如图 答:(1)推出满足条件时t1的表达式t1=+; (2)则出磁感应强度B及运动的最大周期T的大小8×=. (3)当小球运动的周期最大时,在图中画出小球运动一个周期的轨迹如上图所示.
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考点分析:
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如图所示,质量为mA=2kg的木板A静止在光滑水平面上,一质量为mB=1kg的小物块B以某一初速度v从A的左端向右运动,当A向右运动的路程为L=0.5m时,B的速度为vB=4m/s,此时A的右端与固定竖直挡板相距x.已知木板A足够长(保证B始终不从A上掉下来),A与挡板碰撞无机械能损失,A、B之间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10m/s2
(1)求B的初速度值v
(2)当x满足什么条件时,A与竖直挡板只能发生一次碰撞?
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新华社北京10月24日电,24日18时29分,星箭成功分离之后,嫦娥一号卫星进入半径为205公里的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后,于25日下午进行第一次变轨,变轨后,卫星轨道半径将抬高到离地球约600公里的地方.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,质量为m的嫦娥一号卫星在地球上空的万有引力势能为Ep=manfen5.com 满分网,(以无穷远处引力势能为零),r表示物体到地心的距离.
(1)质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1
(2)要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做多少功?

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实验室有如下器材:
仪器数量和规格
定值电阻R一只:阻值为25Ω左右
滑动变阻器R1一只:总阻值40Ω
小量程电流表A相同两块:量程100mA,内阻未知
电压表V相同两块:量程3V,内阻未知
直流电源一个:电动势约为4V,内阻约为5Ω
开关一个:单刀单掷
导线若干
(1)为了测量定值电阻的阻值及两表的内阻,某同学设计了如图(甲)所示的电路.在某次测量中电压V1、V2的示数分别为1.20V、1.45V;电流表A1、A2的示数为48.0mA、50.0mA,则定值电阻的阻值R=______Ω;电流表的内阻RA=______Ω;电压表的内阻RV=______Ω.
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(2)为了进一步较精确测定电源的电动势和内阻,从电表中选出一块电压表和一块电流表,结合其它器材,测出多组U和I的值,作出U-I图线,再由图线测出电源的电动势和内阻.请设计出电路图,画在图乙中的方框内.
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某同学在“研究平抛物体的运动”的实验中,在已经判定平抛运动在竖直方向为自由落体运动后,再来用图甲所示实验装置研究水平方向的运动.他先调整斜槽轨道槽口末端水平,然后在方格纸(甲图中未画出方格)上建立好直角坐标系xOy,将方格纸上的坐标原点O与轨道槽口末端重合,Oy轴与重垂线重合,Ox轴水平.实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下,经过一段水平轨道后抛出.依次均匀下移水平挡板的位置,分别得到小球在挡板上的落点,并在方格纸上标出相应的点迹,再用平滑曲线将方格纸上的点迹连成小球的运动轨迹如图乙所示.已知方格边长为L,重力加速度为g.
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(1)请你写出判断小球水平方向是匀速运动的方法(可依据轨迹图说明):
(2)小球平抛的初速度v=______
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(1)两列相干波在同一水平面上传播,某时刻它们的波峰、波谷位置如图所示.图中M是波峰与波峰相遇点,是凸起最高的位置之一.回答下列问题:
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①由图中时刻经T/4,质点M相对平衡位置的位移是______
②在图中标出的M、N、O、P、Q几点中,振动增强的点是______;振动减弱的点是______
(2)如图所示,玻璃球的半径为R,折射率n=manfen5.com 满分网,今有一束平行光沿直径AB方向照射在玻璃球上,试求离AB多远的入射光线最终射出后沿原方向返回.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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