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(12分)如图,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静...

(12分)如图,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知圆弧所在处场强为E0,方向如图所示;

离子质量为m、电荷量为q;满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com,离子重力不计。

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(1)求圆弧虚线对应的半径R的大小;

(2)若离子恰好能打在NQ的中点上,求矩形区域

QNCD内匀强电场场强E的值;

(3)若撤去矩形区域QNCD的匀强电场,换为垂直纸面向里的磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理,有:(1分) 离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,有 (1分) 得(1分) (2)离子做类平抛运动 d=vt(1分) 3d=(1分)由牛顿第二定律得qE=ma则E=(1分) (3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有(1分) 则(1分) 离子能打在QN上则既没有从DQ边出去也没有从PN边上出去,则离子运动径迹的边界如图I和II,由几何关系知,离子能打在QN上,必须满足:(2分,列出一种情况1分) 则有(2分) 考点:嘉宾电粒子在磁场中的运动  
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考点分析:
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(12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)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?

(2)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;

(3)请定性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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(10分)如图所示,一固定足够长的粗糙斜面与水平面夹角满分5 manfen5.com。一个质量满分5 manfen5.com的小物体(可视为质点),在F=10 N的沿斜面向上的拉力作用下,由静止开始沿斜面向上运动。已知斜面与物体间的动摩擦因数满分5 manfen5.com,取满分5 manfen5.com。则:

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(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度满分5 manfen5.com

(2)若力F作用1.2 s后撤去,求物体在上滑过程中距出发点的最大距离s;

(3)求物体从静止出发到再次回到出发点的过程中物体克服摩擦所做的功

 

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(10分)某同学为测定某电源的电动势E和内阻r以及一段电阻丝的电阻率ρ,设计了如图(a)所示的电路。ab是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝,R0是阻值为2Ω的保护电阻,滑动片P与电阻丝接触始终良好。实验时闭合电键,调节P的位置,将aP长度x和对应的电压U、电流I数据记录如下表:

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(b)

x(m)

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

U(V)

1.50

1.72

1.95

2.00

2.10

2.18

I(A)

0.49

0.43

0.38

0.33

0.31

0.28

U/I (Ω)

3.06

4.00

5.13

6.06

6.77

7.79

 

 

 

 

 

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(1)该同学根据实验数据绘制了如图(c)所示的U-I图像,可得电源的电动势E=          V;

内阻r =          Ω.

(2)请你根据表中数据在图(d)上描点连线作U/I和x关系图线.

(3)已知金属丝的横截面积s=0.12×10-6m2,利用图(d)图线,可以求得电阻丝的电阻率ρ为         Ω·m(保留两位有效数字);根据图(d)图线还可以得到的信息是                     .

 

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在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,小车做匀加速直线运动,打点计时器接在50HZ的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了ABC、D、EF六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中,如图所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图线,从而求出加速度的大小

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(1)请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在答题纸的图上);

(2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?答:             

(3)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸带的长度为10.0cm,则可求出加速度的大小为          m/s2

 

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如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.两电压表可看作是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的触片由左端向右端滑动时,灯泡L1变____________(选填亮或暗),__________表的读数变小(选填V1或V2)。

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