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(12分)如图所示,水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车,管的底部有一质量...

(12分)如图所示,水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车,管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10-5C的小球,小球的直径比管的内径略小.在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1= 15T的匀强磁场,MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场.现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动,以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点,测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示.g取10m/s2,不计空气阻力.求:

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(1)小球刚进入磁场B1时的加速度大小a;

(2)绝缘管的长度L;

(3)小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离满分5 manfen5.com

 

(1)2m/s2(2)1m(3)()m 【解析】 试题分析:(1)以小球为研究对象,竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f1,故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动,加速度设为a,由牛顿第二定律 而  得 (2)由小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的图象知,在小球运动到管口时,FN=2.4×10-3N,设v1为小球竖直分速度及由v1使小球受到的洛伦兹力,则  由水平方向平衡知,即 解得  由竖着方向小球做匀加速直线运动得=1m (3)小球离开管口进入复合场,其中qE=2×10-3N,mg=2×10-3N. 故电场力与重力平衡,小球在复合场中做匀速圆周运动,合速度与MN成45°角,m/s轨道半径为R,此时洛伦兹力充当向心力 得 小球离开管口开始计时,到再次经过 MN所通过的水平距离由几何关系得 对应时间 小车运动距离为x2,m 故△x= x1- x2=()m 考点:牛顿第二定律 洛伦兹力 电场力 匀加速直线运动规律 带电粒子在复合场中的运动
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考点分析:
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(12分)如图所示,在第二象限的正方形区域内在着匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,一电子由P(满分5 manfen5.com)点,沿满分5 manfen5.com轴正方向射入磁场区域I.(电子质量为m,电荷量为e)

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(1)求电子能从第三象限射出的入射速度的范围.

(2)若电子从满分5 manfen5.com位置射出,求电子在磁场I中运动的时间t.

 

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(10分)如图所示,在A、B两点间接一电动势为4V,内电阻为1Ω的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω,电容器C的电容为30μF,电流表的内阻不计,求:

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(1)电流表的读数; 

(2)S断开后,通过R2的电量.

 

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(8分)如图所示,在xOy平面上第一象限内有平行于y轴的有界匀强电场,方向如图。有一电子先后两次以相同的初速度垂直于y轴从P点射入电场中,当匀强电场的场强为E1时,电子从A点射出,A点的坐标为(xA,0),当匀强电场的场强为E2时,电子从B点射出,B点的坐标为(xB,0),求匀强电场的场强E1、E2大小之比;

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(16分)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。

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(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为___________mm(该值接近多次测量的平均值)

(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上数据可知,他们测量Rx是采用图2中的_________图(选填“甲”或“乙”)。

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(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点,并描绘出U─I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=___________Ω(保留两位有效数字)。

(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为___________(填选项前的符号)。

A.1×10-2Ωm     B.1×10-3Ωm     C.1×10-6Ωm    D.1×10-8Ωm

(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是___________(有多个正确选项)。

A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差

B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C.若将电流表和电压表内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差

D.用U─I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差

 

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(4分)将长度为0.2m、通有1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示。已知磁感应强度为1T,试求下列各图中导线所受安培力的大小。

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(1)F1 =      N  (2)F2 =      N  (3)F3 =      N  (4)F4 =      N

 

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