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如图所示,正方形区域abcd边长L1=8cm,内有平行于ab方向指向bc边的匀强...

如图所示,正方形区域abcd边长L1=8cm,内有平行于ab方向指向bc边的匀强电场,场强E=3750V/m,一带正电的粒子电荷量q=lO-10C,质量m=10-20㎏,从坐标原点O点开始沿电场中心线(x轴方向)飞入电场,初速度v=2×106m/s.粒子飞出电场后经过界面宽度L2=12cm的cd、PS间的无电场区域后,进入磁感应强度为2.5×lO-3T、宽度为L3=12cm的PS、MN间的匀强磁场区域.试求:
(1)粒子穿过界面PS时偏离x轴的距离y;
(2)粒子穿过界面PS时的速度大小与方向;
(3)粒子再一次到达x轴时的位置;
(4)粒子从O点到再次到达x轴上的总时间.

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由题意可知,带电粒子在电场中做类平抛运动,在中间电磁场的区域内做直线运动;在磁场中做匀速圆周运动;则由类平抛及圆周运动的知识,结合几何关系可求得偏转位移及运动时间. 【解析】 粒子运动的轨迹如图所示: (1)带电粒子在电场中偏转,沿电场方向上电荷做匀加速直线运动,F=Eq; F=ma; 竖直方向的位移y1=at2==0.03m=3cm; == 解得y=4y1=12cm; (2)而竖直方向vy=at==1.5×106m/s; vx=v=2×106m/s; 粒子的运动速度为v==2.5×106m/s; 粒子的速度偏向角的正切为tanθ==0.75; θ=37°; (3)设粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径为R,由Bqv=m得: R==0.1m=10cm; 由几何关系可知,粒子进入磁场的点和射出磁场的点到x轴的距离相等,都为12cm,射出磁场的速度方向与x轴的夹角也为37°,则粒子出磁场后沿水平方向的位移 x′=ycot37°=16cm; 粒子再经过x轴时的位置与O点的距离 x=L1+L2+L3+x′=48cm; (4)粒子在磁场外运动的时间 t1==1.8×10-7s; 粒子在磁场中运动的圆心角α=2×37°=74° 在磁场中运动的时间t2=×=0.52×10-7s;
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考点分析:
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如图甲所示,质量为m、电阻为R的矩形线圈平放在光滑水平面上,矩形线圈ab、bc边分别长为L和2L,足够大的有界匀强磁场垂直于水平面向下,线圈一半在磁场内,另一半在磁场外,磁感强度为B.t=0时刻磁感强度开始均匀减小,线圈中产生感应电流,并在磁场力作用下开始运动,v-t图象如图乙所示,图中斜向虚线为v-t图线上O点的切线,标出的t1、t2、v为已知量.求:
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(1)t=0时刻线圈的加速度;
(2)磁感强度的变化率;
(3)t2时刻矩形线圈回路的电功率.
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跳水运动是我国体育运动的优势项目,某运动员参加10m跳台(即跳台距水面10m)的跳水比赛,假如某运动员质量为m=60kg,其体形可等效为长度L=1.0m,直径d=0.3m的圆柱体,不计空气阻力,运动员站立在跳台上向上跳起到达最高点时,他的重心离跳台台面的高度为0.70m,在从起跳到接触水面过程中完成一系列动作,入水后水的等效阻力F(不包括浮力)作用于圆柱体的下端面,F的数值随入水深度,变化的函数图象如图所示,该直线与F轴相交于F=2.5mg处,与y轴相交于y=h(某一未知深度),为了确保运动员的安全,水池必须有一定的深度,已知水的密度ρ=1×103㎏/m3,根据以上的数据进行估算(g取1Om/s2).
(1)运动员起跳瞬间所做的功;
(2)运动员从起跳到接触水面过程的时间;
(3)跳水池至少应为多深?(保留两位有效数字)

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在“云室”中加一匀强电场,通过观察带电粒子在其中的运动径迹,可研究原子核的衰变规律.现有一静止的放射性原子核manfen5.com 满分网C置于云室中的O点,如图所示,发生衰变时,可能放射出α粒子(manfen5.com 满分网He)、电子(manfen5.com 满分网e),正电子(manfen5.com 满分网e)中的某一种,并生成一新核,已知衰变后瞬间放射出粒子及新核的速度方向均与水平方向垂直,经过相等时间t形成的径迹如图中黑粗线所示(图中a、b均表示长度,大小未知).
(1)若核反应放出能量全部转化为粒子及新核的动能,已知衰变后瞬间粒子动能为E,粒子与新核质量比为k,求衰变过程中的质量亏损△m.
(2)试通过计算分析manfen5.com 满分网C发生衰变放出的是何种粒子?并写出核反应方程.

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甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为1.5V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:
闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变,______,读出电压表的示数U2.则电阻R1的表达式为Rl=______
(2)甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值.该同学的做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图所示的manfen5.com 满分网-manfen5.com 满分网图线,则电源电动势E=______V,电阻R2=______Ω.

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一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动.在圆盘静止不动时,用游标卡尺测得圆盘的直径(如图甲所示);在圆盘加速转动时,用电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸进行了如下操作:①如下图乙所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上.②接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动.③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量(打点计时器所接交流电的频率为50Hz,A、B、C、D…为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出).
(1)如图甲所示,圆盘的直径d为______cm;
(2)由图丙可知,打下计数点D时,纸带运动的速度大小为______m/s,此时圆盘转动的角速度为______rad/s.
(3)纸带运动的加速度大小为______m/s2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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