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如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2...

如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,直径A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、带电荷量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区,最后从A4处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t.(忽略粒子重力).
(1)求粒子在Ⅰ区和Ⅱ区中的速度偏角φ1和φ2
(2)求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小B1和B2

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由题意可知粒子在两磁场中的转动轨迹,由几何关系可知两圆的半径,则由洛仑兹力充当向心力可列出方程;再根据在两磁场中转过的圆心角可求得在两磁场中的时间,则由两粒子在两磁场中运动的总时间可列出关于时间的表达式,联立可解得磁感应强度. 【解析】 设粒子的入射速度为v,已知粒子带正电,故它在磁场中先顺时针做圆周运动,再逆时针做圆周运动,最后从A4点射出, 用B1、B2、R1、R2、T1、T2分别表示在磁场Ⅰ区Ⅱ磁感应强度、轨道半径和周期① ② ③ ④ 设圆形区域的半径为r,如答图所示,已知带电粒子过圆心且垂直A3A4进入Ⅱ区磁场, 连接A1A2,△A1OA2为等边三角形,A2为带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心, 其半径R1=A1A2=OA2=r⑤ 圆心角∠A1A2O=60°, 所以粒子在Ⅰ区中的速度偏角φ1为60°, 带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间为⑥ 带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心在OA4的中点,即R=r ⑦ 所以粒子在Ⅱ区中的速度偏角φ2为120°, 在Ⅱ区磁场中运动时间为⑧ 带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间t=t1+t2⑨ 由以上各式可得⑩ 故I区磁感应强度为;II区磁感应强度为.
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考点分析:
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如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.图线与横、纵轴的截距分别为t和B,导线的电阻不计.在0至t1时间内,求:
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;
(2)通过电阻R1上的电荷量q
(3)电阻R1上产生的热量?

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在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测量金属丝的长度l=0.810m.金属丝的电阻大约为4Ω.先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
(1)从图中读出金属丝的直径为   
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测的电阻丝外,还有如下供选择的实验器材:
直流电源:电动势约4.5V,内阻很小;
电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
电压表V:量程0~3V,内阻3kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
开关、导线等.
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是    ,应该选用的滑动变阻器是   
(3)根据所选的器材,画出实验电路图.
(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为RX=4.1Ω,则这种金属材料的电阻率为    Ω•m.(保留二位有效数字)
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一电流表的量程标定不准确,某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程Im
所用器材有:量程不准的电流表A1,内阻r1=10.0Ω,量程标称为5.0mA;标准电流表A2,内阻r2=45.0Ω,量程1.0mA;标准电阻R1,阻值10.0Ω;滑动变阻器R,总电阻为300.0Ω;电源E,电动势3.0V,内阻不计;保护电阻R2;开关S;导线.
回答下列问题:
(1)在图2所示的实物图上画出连线.
(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至______端.
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im=______
(4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图3所示,从图中读出A1的示数I1=______,A2的示数I2=______;由读出的数据计算得Im=______.(保留3位有效数字)
(5)写出一条提高测量准确度的建议:______manfen5.com 满分网
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将长度为2m的导线弯折成等长的两段AB和BC,∠ABC=120°,如图所示,现将它放置在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,并使之以v=10m/s的速率在纸面内平动,那么A、C两端可能出现的电势差的绝对值|UAC|的最大值为______

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如图所示,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金属棒ab(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中( )
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A.恒力F做的功等于电路产生的电能
B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能
C.克服安培力做的功等于电路中产生的电能
D.恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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