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“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图甲所示,...

太空粒子探测器是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为O,外圆弧面AB的半径为L,电势为φ1,内圆弧面CD的半径为L/2,电势为φ2。足够长的收集板MN平行边界ACDBOMN板的距离OPL。假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。

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(1)求粒子到达O点时速度的大小:

(2)如图所示,在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场,圆心为O,半径为L磁场方向垂直纸面向内,则发现从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上(不考虑过边界ACDB的粒子再次返回),求所加磁感应强度的大小;

(3)随着所加磁场大小的变化,试定量分析收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系。

 

(1) (2) (3)磁感应强度增大,收集效率变小 【解析】 试题分析:(1)带电粒子在电场中加速时,电场力做功,得: qU=(2分) U=φ1-φ2(1分) 所以:(1分) (2)从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上,则刚好不能打到MN上的粒子从磁场中出来后速度的方向与MN平行,则入射的方向与AB之间的夹角是60°,在磁场中运动的轨迹如图甲,轨迹圆心角θ=600。 (1分) 根据几何关系,粒子圆周运动的半径:r=L(1分) 由洛伦兹力提供向心力得:qvB=(1分) 联合解得:(1分) (3)磁感应强度增大,则粒子在磁场中运动的轨道半径减小,由几何关系知,收集效率变小. (1分) 设粒子在磁声中运动圆弧对应的圆心角为α,如图乙 由几何关系可知,(1分) 收集板MN上的收集效率(1分) 当时,收集效率(1分) 考点:本题考查了带电粒子在电场中的加速和磁场中的偏转  
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考点分析:
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如图所示,相距为L的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨由两种材料组成。PG右侧部分单位长度电阻为r0,且PQ=QH=GH=LPG左侧导轨与导体棒电阻均不计。整个导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B。质量为m的导体棒AC在恒力F作用下从静止开始运动,在到达PG之前导体棒AC已经匀速。

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(1)求当导体棒匀速运动时回路中的电流;

(2)若导体棒运动到PQ中点时速度大小为v1,试计算此时导体棒加速度;

(3)若导体棒初始位置与PG相距为d,运动到QH位置时速度大小为v2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热。

 

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如图所示,质量为m的小球从A点水平抛出,抛出点距离地面高度为H,不计与空气的摩擦阻力,重力加速度为g。在无风情况下小球的落地点B到抛出点的水平距离为L;当有恒定的水平风力F时,小球仍以原初速度抛出,落地点C到抛出点的水平距离为3L/4,求:

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(1)小球初速度的大小; 

(2)水平风力F的大小;

 

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某同学要测绘标有2.5V  0.3A字样小灯泡的伏安特性曲线。他从实验室找来相关器材连成如图甲所示的电路进行实验。其中电压表量程选用0-3V。该同学一边实验一边思考,提出疑问,请你帮他解决:

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(1)开关闭合前变阻器的滑片应置于      端(填

(2)测得小灯泡两端电压为0.10V时电流为0.10A,电压为0.50V时电流为0.18A,那么当电压表的指针如图乙所示时,电压值为      V,试分析此时电流      0.14A(填一定等于一定大于可能大于可能小于)。

 

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利用下图装置可以做力学中的许多实验,(1)以下说法正确的是__   ___。

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A.用此装置研究匀变速直线运动时,必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响

B.用此装置研究匀变速直线运动时,必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行

C.用此装置探究加速度a与力F的关系 每次改变砝码及砝码盘总质量之后,需要重新平衡摩擦力

D.用此装置探究加速度a与力F的关系应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量

(2)本装置中要用到打点计时器,如图所示为实验室常用的两种计时器,其中甲装置用的电源要求是      

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A.交流220V     B.直流220V    C.交流4 - 6V     D.直流4 - 6V

(3)在利用此装置探究加速度a与力F的关系时,实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如下图。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,则此次实验中打点计时器打下A点时小车的瞬时速度为     m/s。(结果保留2位有效数字)

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如图所示,一质量为M的斜面体静止在水平地面上,质量为m的木块沿粗糙斜面加速下滑h高度,速度大小由v1增大到v2,所用时间为t,木块与斜面体之间的动摩擦因数为μ。在此过程中

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A.斜面体受水平地面的静摩擦力为零

B.木块沿斜面下滑的距离为满分5 manfen5.comt

C.如果给质量为m的木块一个沿斜面向上的初速度v2,它将沿斜面上升到h高处速度变为v1

D.木块与斜面摩擦产生的热量为mgh-满分5 manfen5.comm满分5 manfen5.com满分5 manfen5.comm满分5 manfen5.com

 

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