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如图甲所示的坐标系中,第四限象内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,x方向的宽度O...

如图甲所示的坐标系中,第四限象内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,x方向的宽度OA=20manfen5.com 满分网cm,y方向无限制,磁感应强度B=1×10-4T.现有一比荷为manfen5.com 满分网=2×1011C/kg的正离子以某一速度从O点射入磁场,α=60°,离子通过磁场后刚好从A点射出.
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(1)求离子进入磁场B的速度的大小;
(2)离子进入磁场B后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场,使离子做完整的圆周运动,求所加磁场磁感应强度的最小值;
(3)离子进入磁场B后,再加一个如图乙所示的变化磁场(正方向与B方向相同,不考虑磁场变化所产生的电场),求离子从O点到A点的总时间.
(1)离子在磁场中做匀速圆周运动,轨道半径可由几何关系求得,洛仑兹力提供向心力,根据向心力公式即可求得速度; (2)由知,B越小,r越大.设离子在磁场中最大半径为R,几何关系求得半径,再根据向心力公式即可求得B,进而求出外加磁场最小值; (3)先算出离子在磁场中运动第一次遇到外加磁场的过程中轨迹对应的圆心角,由几何关系求出此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径,根据向心力公式求出离子在有附加磁场时运动半径,判断粒子是否能做完整的圆周运动,对照外加磁场的规律求出粒子做圆周运动的次数,最后求得总时间. 【解析】 (1)如图所示,由几何关系得离子在磁场中运动时的轨道半径r1=0.2m 离子在磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力 Bqv= 求得:v=4×106m/s (2)由知,B越小,r越大.设离子在磁场中最大半径为R 由几何关系得:R=0.05m 由牛顿运动定律得 求得B1=4×10-4T 则外加磁场T (3)离子在原磁场中运动周期 s 离子在磁场中运动第一次遇到外加磁场的过程中轨迹对应的圆心角 此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径为r2 由几何关系知:m 离子在有附加磁场时运动半径为r3 则,求得 因r3<r2,所以离子能做完整的圆周运动 离子在外加磁场后时,s 对照外加磁场的规律可知,每隔s离子在周期性外加磁场时,离子恰可做一次完整的匀速圆周运动,共做三次,最后在A点离开磁场. 离子从O点进入到A点射出的总时间为 s 答:(1)离子进入磁场B的速度的大小为4×106m/s; (2)所加磁场磁感应强度的最小值为3×10-4T; (3)离子从O点到A点的总时间为s.
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考点分析:
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如图所示,Ⅰ、Ⅱ区域是宽度均为L=0.5m的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T,方向相反.一边长L=0.5m、质量m=0.1kg、电阻R=0.5Ω的正方形金属线框,在外力作用下,以初速度v=10m/s匀速穿过磁场区域.
(1)取逆时针方向为正,作出i-t图象;
(2)求线框穿过磁场区域的过程中外力做的功;
(3)若不施加外力,确定线框最终停止的位置.

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杭州滨江区的白金海岸小区吴菊萍徒手勇救小妞妞,被誉为“最美妈妈”. 设妞妞的质量m=10kg,从离地h1=28.5m高的阳台掉下,下落过程中空气阻力约为本身重力的0.4倍;在妞妞开始掉下时,吴菊萍立刻从静止开始匀加速奔跑水平距离S=9m到达楼下,张开双臂在距地面高度为h2=1.5m处接住妞妞,缓冲到地面时速度恰好为零,缓冲过程中的空气阻力不计.g=10m/s2.求:
(1)妞妞在被接到前下落的时间;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功.

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【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答,若三题都做,则按A、B两题评分.
A.(选修模块3-3)
(1)如图1所示,一定质量的理想气体分别在温度T1和T2情形下做等温变化的p-V图象,则下列关于T1和T2大小的说法,正确的是______
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A.T1大于T2B.T1小于T2
C.T1等于T2D.无法比较
(2)如图2甲所示,将封有一定质量空气的密闭塑料袋从海拔500m、气温为18℃的山脚下带到海拔3200m、气温为10℃的山顶上,情形如图乙所示.图______(选填“甲”或“乙”)中袋中气体分子平均动能大.从甲图到乙图过程中,袋内气体减小的内能______(选填“大于”、“等于”或“小于”)气体放出的热量.
(3)如图3所示,IBM的科学家在铜表面将48个铁原子排成圆圈,形成半径为7.13nm的“原子围栏”,相邻铁原子间有间隙.估算原子平均间隙的大小.结果保留一位有效数字.已知铁的密度7.8×103kg/m3,摩尔质量是5.6×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1
B.(选修模块3-4)
(1)列车静止时,车厢长度与沿轨道方向排列的相邻电线杆间距离相等.当列车以接近光速行驶,车上的乘客观测车厢长度与相邻电线杆间距离,所得出的结论是______
A.车厢长度大于相邻电线杆间距离
B.车厢长度小于相邻电线杆间距离
C.向前观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离
D.向后观测时车厢长度小于相邻电线杆间距离
(2)湖面上停着一条船,一个人观测到每隔5s有一个波峰经过这条船,相邻波峰间的距离是60m.这列波的频率是______Hz,水波的波速是______m/s.
(3)如图所示,在一厚度为d的门中安放一长度与门厚度相同的玻璃圆柱体,其直径为l.玻璃圆柱体的折射率为manfen5.com 满分网,且l=2d.求从右侧中心点P通过玻璃圆柱体能看到门外的角度范围.
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C.(选修模块3-5)
(1)原子核的比结合能与核子数的关系如图1所示.核子组合成原子核时______
 A.小质量数的原子核质量亏损最大
B.中等质量数的原子核质量亏损最大
C.大质量数的原子核质量亏损最大
D.不同质量数的原子核质量亏损相同
(2)在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速,中子以一定速度与静止碳核发生正碰,碰后中子反向弹回,则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向______(选填“相反”或“相同”),碳核的动量______(选填“大于”、“等于”或“小于”) 碰后中子的动量.
(3)氢原子的能级如图2所示.原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应.有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属.求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值.普朗克常量h=6.63×10-34J•s,结果保留两位有效数字.

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一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图所示的电路图.请回答下列问题:
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(1)请将图中的实物连线按电路图2补充完整.
(2)考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值______(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值.
(3)在电路图中闭合开关S,电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零.原因可能是图中的______(选填a、b、c、d、e、f)处接触不良.
(4)实验测得表格中的7组数据.请在坐标纸上作出该元件的I-U图线.
序号电压/V电流/A
10.000.00
20.400.02
30.800.05
41.200.12
51.600.20
62.000.31
72.400.44
(5)为了求元件Q在I-U图线上某点的电阻,甲同学利用该点的坐标I、U,由R=manfen5.com 满分网求得.乙同学作出该点的切线,求出切线的斜率k,由R=manfen5.com 满分网求得.其中______(选填“甲”、“乙”)同学的方法正确.

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如图所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的小桶,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50HZ交流电.小车的质量为m1,小桶(及砝码)的质量为m2
(1)下列说法正确的是______
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远大于m1
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-manfen5.com 满分网图象
(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图1中的图线______.(选填“甲”、“乙”、“丙”)
(3)如图2所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小______m/s2.(结果保留二位有效数字)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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