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如图a所示,一个质量为m=2.0×10-11kg,电荷量q=1.0×10-5C的...

如图a所示,一个质量为m=2.0×10-11kg,电荷量q=1.0×10-5C的带负电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场.偏转电场的电压U2=100V,金属板长L=20cm,两板间距d=1Omanfen5.com 满分网cm.
(1)粒子进人偏转电场时的速度v大小;
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(2)粒子射出偏转电场时的偏转角θ;
(3)在匀强电场的右边有一个足够大的匀强磁场区域.若以粒子进入磁场的时刻为t=0,磁感应强度B的大小和方向随时间的变化如图b所示,图中以磁场垂直于纸面向内为正,建立如图直角坐标系(坐标原点为微粒进入偏转电场时初速度方向与磁场的交边界点).求在manfen5.com 满分网时粒子的位置坐标(X,Y).(答案可以用根式表示,如用小数,请保留两位有效数字)
(1)对于粒子在加速电场中运动过程,根据动能定理求解速度v大小; (2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,运用运动的分解,根据牛顿第二定律和运动学公式求解偏转角θ; (3)粒子进入磁场后,则洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,由牛顿第二定律和圆周运动的公式求出周期,由t=分析所给的时间内,轨迹对应的圆心角,画出轨迹,由几何知识求出坐标. 【解析】 (1)粒子在加速电场中,由动能定理得   解得v=1.0×104m/s   (2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,有  , 飞出电场时,速度偏转角的正切: 解得  θ=30°    (3)进入磁场时粒子的速度为 飞出电场时,偏转距离 设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,半径为r,则由   qvB=m 得 r==    T===2π×10-6s 依题意,在t=0到t=内和到时间内在磁场中转过的圆弧所对的圆心角均为,粒子的运动轨迹如图所示, 由几何关系得 答:(1)粒子进人偏转电场时的速度v大小是1.0×104m/s; (2)粒子射出偏转电场时的偏转角θ是30°; (3)在时粒子的位置坐标为(3.5×10-2m,3.8×10-2m).
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考点分析:
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如图在竖直平面内有水平向右、电场强度为E=1×104N/C的匀强电场.在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m=0.04kg的带电小球,它静止A点时悬线与竖直方向成θ=37°角.若小球恰好绕点在竖直平面内做圆周运动,(cos37°=0.8g=10m/s2)试求:
(1)小球的带电荷量Q
(2)小球动能的最小值
(3)小球机械能的最小值(取小球静止时的位置为电势能零点和重力势能零点)

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如图所示,小球a的质量为M,被一根长为L=0.5m的可绕O轴自由转动的轻质细杆固定在其端点,同时又通过绳跨过光滑定滑轮与另一个小球b相连,整个装置平衡时杆和绳与竖直方向的夹角均为30°.若将小球a拉水平位置(杆呈水平状态)开始释放,不计摩擦,重力加速度g取10m/s2,竖直绳足够长,求当杆转动到竖直位置时,小球b的速度大小.

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如图所示,一个固定在竖直平面内的轨道,有倾角为θ=37°的斜面AB和水平面BC以及另一个倾角仍为θ=37°的斜面DE三部分组成.已知水平面BC长为0.4m,D位置在C点的正下方,CD高为H=0.9m,E点与C点等高,P为斜面DE的中点;小球与接触面间的动摩擦因数均为μ=0.15,重力加速度g取10m/s2.现将此小球离BC水平面400h高处的斜面上静止释放,小球刚好能落到P点(sin37°=0.6,cos37°=0.8).
(1)求h的大小;
(2)若改变小球在斜面上静止释放的位置问小球能否垂直打到斜面DE上的Q点(CQ⊥DE).若能,请求出h的大小;若不能,请说明理由?

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一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系.实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触.将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹.
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为______
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/(cm)1.001.502.002.503.003.50
小球飞行水平距离s/m2.013.004.014.986.016.99
结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为______
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y.若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为______
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在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组的实验装置如图所示.实验时先平衡小车所受的摩擦力,然后用重物通过细线拉动小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道左端.实验中把重物的重力作为拉力F,先后用不同质量的小车做了两组实验,每组实验中取了重物重力六个不同的值,取得实验数据并标在了a-F坐标中.
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(1)在坐标系中分别作出小车加速度a和拉力F的关系图线;
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(2)请根据做出的图线进行分析评价,实验误差比较大的是第______(选填“1”或“2”)组实验,造成误差较大的主要原因是:______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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