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如图甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁...

如图甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向如图所示.O为隔板上的一个小孔,通过O点可以从不同方向向磁场区域发射电量为+q,质量为m,速率为v的粒子,且所有入射的粒子都在垂直于磁场的同一平面内运动.不计重力及粒子间的相互作用.
(1)如图乙所示,与隔板成45°角的粒子,经过多少时间后再 次打到隔板上?此粒子打到隔板的位置与小孔的距离为多少?
(2)所有从O点射入的带电粒子在磁场中可能经过区域的面积为多少?
(3)若有两个时间间隔为t的粒子先后射入磁场后恰好在磁场中给定的P点相遇,如图丙所示,则P与O之间的距离为多少?

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(1)粒子在匀强磁场中只受洛伦兹力,做匀速圆周运动,由牛顿第二定律求出半径和周期,画出轨迹,求出时间和距离. (2)当粒子的速度平行于MN向右射入磁场时,作出轨迹右边界,根据数学知识画出轨迹可能经过的区域,求出面积. (3)作出以OP为弦的两个半径相同的圆分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道,求出圆心角,解出P与O之间的距离. 【解析】 (1)、与隔板成45°角的粒子进入磁场后的轨迹如图1所示,设粒子在磁场中的运动半径为R,            则有:…①          粒子在磁场中运动的周期:…②         由于粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为270°,         则粒子在磁场中运动的时间为:…③             由①②③得      …④         到达隔板的位置与小孔0的距离为:…⑤ (2)所有通过O点射入的带电粒子可能经过的区域如图2所示.         由图知面积为:…⑥        代入得:…⑦ (3)设OP间的距离为x,如图3所示:以OP为弦可画两个半径相同的圆分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道,    设θ为两粒子射入方向的夹角,由几何关系知∠P01Q1=∠P02Q2=θ,从O点射入到相遇,粒子1的路程为半个圆弧加弧长Rθ, 粒子2的路程为半个圆弧减弧长Rθ    粒子1的运动时间为:(其中T为圆周运动的周期)…⑧    粒子2的运动时间为:…⑨ 则两粒子射入的时间间隔:…⑩ 而:…(11) 由①⑩(11)得,…(12) 答:(1)粒子经过 时间后再次打到隔板上.此粒子打到隔板的位置与小孔的距离为.     (2)所有从O点射入的带电粒子在磁场中可能经过区域的面积为.     (3)P与O之间的距离为.
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考点分析:
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如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一竖直面上,两导轨间距d=1m,电灯L的电阻R=4Ω,导轨上放一质量m=1kg、电阻r=1Ω的金属杆,长度与金属导轨等宽,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里.现用一拉力F沿竖直方向拉杆,使金属杆由静止开始向上运动,经3s上升了4m后开始做匀速运动.图乙所示为流过电灯L的电流平方随时间变化的I2-t图线,取g=10m/s2.求:
(1)3s末金属杆的动能;
(2)3s末安培力的功率;
(3)4s内拉力F做的功.

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(1)B轮的角速度是多大?
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A.电压表V(量程4V,电阻RV约为4.0kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,内阻不计)
C.电流表A2 (量程2mA,内阻不计)
D.滑动变阻器R1(0~2kΩ,额定电流0.1A)
E.电阻箱R2(0~999.9Ω)
F.开关S一只,导线若干.
(1)为了测定电阻R的阻值,小组的一位成员,设计了如图1所示的电路原理图,所选取的相应器材(电源用待测的锂电池)均标在图上,其器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?______
(2)如果在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电压表V已损坏,请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.
①请你在图2所示的方框中画出实验电路原理图(标注所用器材符号);
②该实验小组的同学在实验中取得多组数据,然后通过作出如图3所示的线性图象处理数据,则电源电动势为______V,内阻为______Ω.

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用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验,图1是学生即将释放小车之前的实验装置图.
(1)该装置图中有2处明显影响实验的错误,它们分别是:
______;②______
(2)若纠正错误并正确操作,得到图2中的纸带,相邻计数点间的时间间隔为0.02s,则打下B点时小车的速度为______m/s.
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A.小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动
B.当小球运动到c点时,洛仑兹力最大
C.小球从a点到b点,重力势能减小,电势能增大
D.小球从b点运动到c点,电势能增大,动能先增大后减小
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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