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如图甲所示,场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场内存在着一半径为R的圆形区域,O...

如图甲所示,场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场内存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最低点,B点是最右侧的点.在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷,电荷的质量为m,电量为q,不计重力.试求:
(1)电荷在电场中运动的加速度多大?
(2)运动轨迹经过B点的电荷在A点时的速度多大?
(3)某电荷的运动的轨迹和圆形区域的边缘交于P点,∠POA=θ,请写出该电荷经过P点时动能的表达式.
(4)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,C、D分别为接收屏上最边缘的两点,如图乙,∠COB=∠BOD=30°.求该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围.

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电荷从A到P做类平抛运动,由牛顿第二定律求出加速度.电荷水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,此电荷水平位移为Rsinθ,竖直位移为R-Rcosθ,由运动学公式和几何关系求出该电荷从A点出发时的速率. 当电荷打到C点时,电场力做功最大,电荷获得的动能最大,打在D点电场力最小,获得的动能最小,根据动能定理求解该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能. 【解析】 (1)根据牛顿第二定律得,a=. (2)由R=vt,R=at2  及a=得, 联立三个式子可解得:v=. (3)Rsinθ=vt,R-Rcosθ=at2及a=三个式子可得v2= m v2== 经过P点时的动能:Ek=Eq(R-Rcosθ)+m v2=EqR (5-3cosθ)  (4)由第(3)小题的结论可以看出,当θ从0°变化到180°,接收屏上电荷的动能逐渐增大,因此D点接收到的电荷的末动能最小,C点接收到的电荷的末动能最大.(2分) EkD=Eq(R-Rcosθ)+m v0D2=EqR (5-3cos60°)= EqR EkC=Eq(R-Rcosθ)+m v0C2=EqR (5-3cos120°)= EqR 所以,屏上接收到的电荷的末动能大小的范围为[EqR,EqR] 答:(1)电荷在电场中运动的加速度为. (2)运动轨迹经过B点的电荷在A点时的速度为. (3)该电荷经过P点时动能的表达式EqR (5-3cosθ) (4)该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围为[EqR,EqR].
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考点分析:
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如图甲所示,在虚线框两侧区域存在有大小为B、方向分别为水平向左和水平向右的匀强磁场.用薄金属条制成的闭合正方形框aa′b′b边长为L,质量为m,电阻为R.现将金属方框水平地放在磁场中,aa′边、bb′边分别位于左、右两边的磁场中,方向均与磁场方向垂直,乙图是从上向下看的俯视图.金属方框由静止开始下落,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力).
(1)请根据乙图指出下落时方框中感应电流的方向;
(2)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长);
(3)当方框下落的加速度为 manfen5.com 满分网 时,求方框内感应电流的功率P;
(4)从静止开始经过时间t,方框下落高度为h,速度为vt(vt<vm).若在这段时间内感应电流做的功与一恒定电流I在t时间内在该框内做的功相同,求恒定电流I的表达式.

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近一段时间,“嫦娥一号”卫星是国人乃至全世界最关注的事件之一.某同学在新闻报道中收集了一些关于“嫦娥一号”的数据:“嫦娥一号”卫星最终进入的工作轨道是距离月球表面h=200km、周期T1=127min的极月圆轨道,但他没有找到月球半径的数据报道,于是他想利用自己学过的物理知识来算出月球的半径R.他又从学习资料上查到一些数据:月球的质量M=7.4×1022kg,月球绕地球作圆周运动的周期T2=30天、轨道半径r=3.8×105km,万有引力恒量G=6.67×10-11N•m2/kg2
根据以上数据,他写出了求解月球半径的表达式:manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网
你认为他的这个表达式正确吗?如果正确,请利用万有引力和圆周运动公式写出推导上述表达式的过程,并求出R的表达式(用字母表示);如果你认为这个表达式是错误的,请利用上述物理量写出正确的月球半径R的表达式(只需用字母表示)及推导过程.
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质量为 10kg的环在F=200N的拉力作用下,沿粗糙直杆由静止开始运动,杆与水平地面的夹角θ=37°,拉力F与杆的夹角也为θ=37°.力F作用0.5s后撤去,环在杆上继续上滑了0.4s后,速度减为零.求:
(1)环与杆之间的动摩擦因数μ;
(2)环沿杆向上运动的总距离s.

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一足够高的内壁光滑的导热气缸竖直地浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体,如图所示.开始时气体的体积为2.0×10-3m3,现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙,最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半,然后将气缸移出水槽,缓慢加热,使气体温度变为136.5°C.(大气压强为1.0×105Pa)
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(1)求气缸内气体最终的体积;
(2)在p-V图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化(请用箭头在图线上标出状态变化的方向).
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图是测量小灯泡 U-I关系的实验电路,表格中记录的是某次实验的测量数据.
实验序号12345678
U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0
I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215
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(1)在按照实验序号的先后得到以上数据的过程中,滑动变阻器的滑片移动的方向是______.(选填“a→b”或“b→a”)
(2)在方格纸丙内画出小灯泡的I-U曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而______(填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)如图乙所示,将上述小灯泡接入到如图乙所示的电路中,定值电阻R=24Ω,电源电动势E=3V、内阻r=1Ω,则在这个电路中,小灯泡的电阻大小为______Ω.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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