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(22分)如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相...

(22分)如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场E1的场强方向竖直向下,PT下方的电场E0的场强方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为L的PQ区域内,连续分布着电量为+q、质量为m的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子,依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场E0中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场E1后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为L/2。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:

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(1)电场强度E0E1

(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出,这些入射点到P点的距离有什么规律?

(3)有一边长为a、由光滑绝缘壁围成的正方形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),并返回Q点,在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于a,磁感应强度B的大小还应满足什么条件?

 

(1) (2)(3)见解析 【解析】 试题分析:(1)(6分)设粒子经PT直线上的点R由E0电场进入E1电场,由Q到R及R到M点的时间分别为t1与t2,到达R时竖直速度为vy,则: 由及 得: ① (1分) ② (1分) ③ (1分) ④ (1分) 上述三式联立解得:, (1分) 即(1分)。 (2)(8分)由E1=2E0及③式可得t1=2t2。 因沿PT方向粒子做匀速运动,故P、R两点间的距离是R、T两点间距离的两倍。即粒子在E0电场做类平抛运动在PT方向的位移是在E1电场中的两倍。 设PQ间到P点距离为△y的F处射出的粒子通过电场后也沿水平方向,若粒子第一次达PT直线用时△t,水平位移为△x,则(1分) (1分) 粒子在电场E1中可能做类平抛运动后垂直CD边射出电场,也可能做类斜抛运动后返 回E0电场,在E0电场中做类平抛运动垂直CD水平射出,或在E0电场中做类斜抛运动 再返回E1电场。 若粒子从E1电场垂直CD射出电场,则 (n=0、1、2、3、……)(1分) 解之得: (n=0、1、2、3、……) (1分) 若粒子从E0电场垂直CD射出电场,则 (k=1、2、3、……) (2分) (k=1、2、3、……)(2分) 即PF间的距离为其中n=0、1、2、3、……,k=1、2、3、…… 或(n=1、2、3、……) (2分) 解之得: (n=1、2、3、……) (2分) 即PF间的距离为(n = 1,2,3,……) (3)(8分)欲使粒子仍能从S孔处射出,粒子的运动轨迹可能是如图甲、乙所示的两种情况。对图甲所示的情形,粒子运动的半径为R1,则 (1分) 又 (1分) 解得: (1分) 对图乙所示的情形,粒子运动的半径为R2,则 (2分) 又 (1分) (2分) 综合B1、B2得: 或 (2分) 又 (3分) (3分) 考点:带电粒子在电磁场中的运动  
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考点分析:
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(20分)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R,整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动,设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好,重力加速度为g,求:

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(1)ab杆匀速运动的速度v1

(2)ab杆所受拉力F;

(3)ab杆以v1匀速运动时,cd杆以v2(v2已知)匀速运动,则在cd杆向下运动满分5 manfen5.com过程中,整个回路中产生的焦耳热.

 

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(16分)如图(a)所示,木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于斜面、大小为F=8N的力作用下加速度与斜面倾角的关系。已知物块的质量m=1kg,通过DIS实验,得到如图(b)所示的加速度与斜面倾角的关系图线。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2,假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力,g取10m/s2。试问:

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(1)图(b)中图线与纵坐标交点ao多大?

(2)图(b)中图线与θ轴交点坐标分别为θ1θ2,木板处于该两个角度时的摩擦力指向何方?说明在斜面倾角处于θ1θ2之间时物块的运动状态

(3)θ1为多大?

(4)如果木板长L=2m,倾角为37°,物块在F的作用下由O点开始运动,为保证物块不冲出木板顶端,力F最多作用多长时间?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)

 

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(10分)要测量一只量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:

A.待测电压表V(量程3V,内阻未知)

B.电流表A(量程3A,内阻0.01Ω)

C.定值电阻R(阻值2kΩ,额定电流50mA)

D.蓄电池E(电动势略小于3V,内阻不计)

E.多用电表

F.开关K1、K2,导线若干

有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:

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首先,用多用电表进行粗测,选用×100Ω倍率,操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示,则测量的结果是        Ω.

为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路,你认为其中较合理的电路图是     。其理由是                               

在图丁中,根据你选择的电路把实物连接好。

用你选择的电路进行实验时,请简述实验步骤:                                                     

用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV        .

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(10分)某物理兴趣小组在一次探究活动中,要测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,右端装有定滑轮;木板上有一滑块,其左端与穿过电磁打点计时器的纸带相连,右端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接,打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz,开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列点。

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(1)上图给出的是实验中获取纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),用刻度尺测量出计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度

a=                     (保留三位有效数字)。

(2)请回答下列两个问题:

为了测量滑块与木板之间的动摩擦因数,还需测量的物理量是           填写字母代号)

A.木板的长度L

B.木板的质量m1

C.滑块的质量m2

D.托盘和砝码的总质量m3

E.滑块的运动时间t

欲测量中所选定的物理量,所需要的实验器材是               

(3)实验时,用托盘和砝码的总重力来代替细绳对滑块的拉力,则滑块与木板之间的动摩擦因数满分5 manfen5.com                     (用Lgam1m2m3t中所需字母表示)。与真实值相比,测量的动摩擦因数               (填偏大偏小)。

 

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质量为满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com的两物体,静止在光滑的水平面上,质量为满分5 manfen5.com的人站在满分5 manfen5.com上用恒力F拉绳子,经过一段时间后,两物体的速度大小分别为满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com,位移分别为满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com,如图所示。则这段时间内此人所做的功的大小等于( 

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A.满分5 manfen5.com                      B.满分5 manfen5.com

C.满分5 manfen5.com    D.满分5 manfen5.com

 

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