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(22分)如图所示,竖直面内有一倒立等边三角形OMN区域,连长为L,MN边是水平...

(22分)如图所示,竖直面内有一倒立等边三角形OMN区域,连长为L,MN边是水平的。在该区域有一垂直纸面向外磁感应强度为B的匀强磁场。在同一竖直面内有一束质量为m、电荷量为q、速度大小不同的带正电粒子从N点沿NM方向射入该磁场区域(可认为能发生偏转)。过O点作与MN边平行的直线作为X坐标轴,且O点为X坐标轴的原点。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力,试求:

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(1)射到X坐标轴上的O点的粒子速度大小;

(2)垂直OM边射出的粒子与X坐标轴的交点位置;

(3)粒子在磁场中运动的时间和速度的关系。

 

(1) (2) (3) 【解析】 试题分析:(1)粒子的行进路线如图中的轨迹NO, 根据几何知识有: 又 得到射到X坐标轴上O点的粒子速度大小: (2)粒子的行进路线如图中的轨迹2, 根据几何知识有: 另有 (3)从ON边射出的粒子根据几何知识有: 在磁场中圆弧轨迹对应的圆心角都是 所以这些粒子在磁场中的时间与速度无关,等于 从OM边射出的粒子行进路线可用图中轨迹3代表,根据几何知识有: 其中且角的范围是 可得: 而 考点:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。  
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考点分析:
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(20分)电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。如图是电磁炮的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T。电磁炮弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证电磁炮匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103A,不计空气阻力。求:

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(1)弹体所受安培力大小;

(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?

(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;

(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证电磁炮匀加速发射。

 

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(16分)汽车在行驶中,当驾驶员发现情况直到踩下制动踏板发生制动作用之前的这段时间称为反应时间,反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离。汽车制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时,轮胎在路面上出现明显的拖印的距离。汽车行驶的安全距离为反应距离和制动距离之和。

某汽车以30km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为5.0m,在冰雪路面上的制动距离为15m,不计空气阻力,取g=10m/s2

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(1)求汽车轮胎与柏油路面上的动摩擦因数;

(2)若汽车以90km/h的速度在柏油路面上行驶的安全距离为60m,求驾驶员的反应时间;

(3)若汽车以90km/h的速度在冰雪路面上行驶,驾驶员看到前方108m处静止的事故汽车,立即制动(不计反应时间)后还是与静止的事故汽车追尾,求汽车追尾瞬间的速度。

 

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(14分)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小伙伴测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为6.0V,3.0W,电源为12V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω。

(1)小伙伴预先用多用表测量小灯泡的电阻,选用×10倍率的电阻档测量,发现多用电表指针偏转过大,因此需选择      倍率的电阻档(填×1×100),并     再进行测量,多用表的示数如图所示,测量结果为     Ω,对照小灯泡规格你认为此测量结果正确吗?    (填正确不正确);

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(2)请依据准备使用的实物电路图,在方框内画出完整的电路图;

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(3)小伙伴处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示。请指出图像中不恰当的地方:               

(4)测量结束后,应先断开开关,拆除    两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。

 

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(6分)在用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中,如图所示是一次记录小车车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。(电源频率为50Hz)

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(1)根据运动学有关公式可求得:

vB=1.38m/s,vC     m/s,vD=3.90m/s;(保留三位有效数字)

(2)若利用求得的数值作出小车的v-t图线(以打A点时开始计时),将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是0.10m/s,此速度的物理意义是                 

 

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中国版野牛级重型气垫船,自重达540吨,最高时速为108km/h,装有M-70大功率燃气轮机,该机额定输出功率为8700kW。假设野牛级重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f与速度v成正比,即f=kv。

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A.野牛级重型气垫船的最大牵引力为2.9×105N

B.在额定输出功率下以最高时速航行时,气垫船所受的阻力为2.9×105N

C.以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为4350kW

D.从题中给出的数据,能计算阻力f与速度v的比值k

 

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