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如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于纸面向里.x轴下方...

如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于纸面向里.x轴下方有一匀强电场,电场强度为E、方向与y轴的夹角θ=45°斜向上方.现有一质量为m、带电量为q的正离子,以速度v由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点(图中未画出)进入电场区域,离子经C点时的速度方向与电场方向相反.设磁场和电场区域均足够大,不计离子的重力,求:
(1)离子从A点出发到第三次穿过x轴上的D(图中未画出)与坐标原点O的距离;
(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;
(3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角.并大致画出离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中的运动轨迹.
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(1)根据粒子洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动,结合牛顿第二定律与几何关系,即可求解; (2)根据运动轨迹的几何关系,来确定圆心角,并结合周期公式与牛顿第二定律、运动学公式,即可求解; (3)根据粒子做类平抛运动处理规律,由运动的分解,并结合运动学公式,即可求解. 【解析】 (1)离子射入磁场中在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,粒子运动轨迹如图所示.由牛顿第二定律得① 设D点到坐标原点O的距离为xD 由几何关系得② 由由①②式得 (2)由轨迹图可知,在磁场中第一次偏转对应的圆心角为,运动时间为t1; 第二次偏转对应的圆心角为,运动时间为t2; 则带点粒子在磁场运动的时间为③ ④ 带点粒子在电场中做类竖直上抛运动, 设粒子在电场中运动的时间为t2,有-v-v=at2⑤ 而⑥ 离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间t=t1+t2+t3⑦ 解③⑦式得 (3)离子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程在电场中做类平抛运动, 设沿着v的方向为x′轴,离子沿x′轴做匀速直线运动, 设沿着电场的方向为y′轴,离子沿y′轴做初速为零的匀变速直线运动x1=vt⑧ ⑨ 由图中几何关系知 ⑩ 设离子第四次穿越x轴时速度的大小为v,速度方向与电场方向的夹角为α.(11) (12) 由⑤~11式得 答:(1)离子从A点出发到第三次穿过x轴上的D(图中未画出)与坐标原点O的距离; (2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间; (3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角.并大致画出离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中的运动轨迹如上所示.
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考点分析:
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如图所示,在同一竖直平面内两正对着的半径为R的相同半圆滑轨道,相隔一定的距离x,虚线沿竖直方向,一质量为m的小球能在其间运动.今在最低点B与最高点A各放一个压力传感器,测试小球对轨道的压力,并通过计算机显示出来.当轨道距离x不同时,测得两点压力差△FN与距离x的图象如右图所示.(不计空气阻力,g取10m/s2
(1)当x=R时,为使小球不脱离轨道运动,求小球在B点的最小速度(用物理量的符号表示)
(2)试写出A、B两点的压力差△FN与 x的函数关系.(用m、R、g表示)
(3)根据图象,求小球的质量和轨道半径.
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(1)科学规律的发现离不开科学探究,而科学探究可以分为理论探究和实验探究.下面我们追寻科学家的研究足迹,用实验探究恒力做功和物体动能变化间的关系.
①某同学的实验方案如图1所示,该同学想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:
a.______
b.______
②如图2所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点.两相邻计数点间的时间间隔为T,距离如图.要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度、重力加速度外,还必须知道或测出的物理量有______;写出B、E两计数点间恒力做功和物体动能变化间的关系式______
(2)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反,随温度的升高而减少.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律,他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.
①答题纸上,为完成实验,请连接图3的实物图
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②实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示.根据表中数据,判断元件Z是金属材料还是半导体材料?答:______
U/V0.400.600.801.001.201.501.60
I/A0.200.450.801.251.802.803.20
③把元件Z接入如图4所示的电路中,当电阻R的阻值为R1=2Ω时,电流表的读数为1.25A;当电阻R的阻值为
R2=3.6Ω时,电流表的读数为0.80A.结合上表数据,求出电池的电动势为______V,内阻为______Ω.(不计电流表的内阻,结果保留两位有效数字)
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一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图甲所示.设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正,线圈中顺时针方向的感应电流为正.已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度、磁通量随时间变化的图象可能是( )
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在图中的a、d两点固定着电量分别为+Q和+2Q的点电荷,直线上的b、c两点将直线
ad等分为三段.则在bc两点间以下说法中正确的是( )
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A.沿着bc的方向,场强的大小由大变小
B.沿着bc的方向,电势先升高后降低
C.将负电荷从b点移至c点,其电势能先变大后变小
D.将负电荷从b点移至c点,其电势能变小
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如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为k,输出端接有一交流电动机,其线圈的电阻为R.将原线圈接在正弦交流电源两端,变压器的输入功率为P时,电动机恰好能带动质量为m的物体匀速上升,此时理想电流表manfen5.com 满分网的示数为I.若不计电动机的机械损耗,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
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A.变压器的输出功率为mgv
B.原线圈中电流的有效值为manfen5.com 满分网
C.副线圈两端电压的有效值为manfen5.com 满分网
D.整个装置的效率为manfen5.com 满分网
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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