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如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的...

如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一带电粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧O1点以某一速度射入,沿直线通过圆形磁场区域,然后恰好从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若仅撤去磁场,质子仍从O1点以相同速度射入,经满分5 manfen5.com时间打到极板上。求:

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(1)两极板间电压U;

(2)若两极板不带电,保持磁场不变,带电粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入,欲使带电粒子从左侧飞出两板间,入射速度v应满足什么条件。

 

(1)(2)0<v<或v>; 【解析】 试题分析:(1)设粒子从左侧O1点射入的速度为v0,极板长为L,由题意可知,粒子离开磁场后做类平抛的水平位移为L-2R,粒子在初速度方向上做匀速直线运动:L:(L-2R)=t0:, 解得:L=4R, 粒子在电场中做类似平抛运动,由牛顿第二定律得:, 水平方向:, 竖直方向:, 在复合场中作匀速运动:, 解得:, ; (2)粒子在电场中做类似平抛运动,由牛顿第二定律得:,竖直方向:, 粒子在复合场中作匀速运动,由平衡条件得:, 解得:; ①设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,粒子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为α, 粒子运动轨迹如图所示: 由几何关系可知:β=π-α=45°,r+r=R,解得:r=(-1)R, 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, 由牛顿第二定律得:, 解得:, 所以,粒子两板左侧间飞出的条件为:0<v<; ②粒子恰好从上极板右边缘飞出时,粒子运动轨迹如图所示: 由几何关系得:,由, 解得:tanθ=-3,由图示及几何知识得:,解得:r=(+3)R, 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:, 解得:, 粒子从两板右侧飞出的条件是:v>; 综上所述可知,欲使粒子从两板间飞出,粒子射入的速度应满足条件是: 0<v<或v>; 考点:带电粒子在匀强电场及在复合场中的运动.  
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考点分析:
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如图所示,在一水平向左的匀强电场中,光滑绝缘直角三角形斜劈ABC被固定在水平面上,其斜面长L=1.5m,倾角为θ=37°。有一个电荷量为q=3×10-5C、质量为m=4×10-3kg的带电小物块(可视为质点)恰能静止在斜面的顶端A处。g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

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(1)AB两点间的电势差UAB

(2)若电场强度减小为原来的一半时小物块从A下滑到B的时间t。

 

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如图所示,电灯L标有“4V、1W”。滑动变阻器R1总电阻为50Ω,闭合开关S,当滑片P滑至某位置时,电流表示数为I1=0.45A,电灯L恰好正常发光。由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表示数变为I2=0.5A,电压表示数变为U=10V。电流表和电压表均为理想电表,试求电源电动势E和内电阻r。

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现要测量阻值约为30Ω待测电阻Rx的阻值,实验室提供器材如下:

A.电源E(电动势6V,内阻不计)

B.电流表A1(量程150 mA,内阻约为10 Ω)

C.电流表A2(量程30 mA,内阻r2=50 Ω)

D.电压表V(量程15 V,内阻约为3000 Ω)

E.定值电阻R0=100 Ω

F.滑动变阻器R1,最大阻值为10 Ω,额定电流为2.0 A

G.滑动变阻器R2,最大阻值为10 Ω,额定电流为0.5 A

H.电键S及导线若干

上述电流表和电压表都是2.5级的。2.5级的表每次测量的最大绝对误差(测量值与真实值之差的绝对值)是它满偏值的2.5﹪。下表给出了用2.5级电压表和电流表进行测量时,电表指针偏转角度与百分误差的大小关系。

电表指针

偏转角度

满偏

半偏

满偏的

三分之一

满偏的

四分之一

满偏的

十分之一

满偏的

二十之一

百分误差

2.5%

5.0%

7.5%

10%

25%

 

 

 

 

 

(1)在上表中的最后一空上相应的百分误差应是________%;

(2)为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的三分之一,某小组经再三合计,设计了如图所示的电路。请你分析帮他们从所给的器材中选择合适的器材:滑动变阻器应选_______;

电表应选_______;电表应选_______;(选填仪器前的字母代号)

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(3)若表的示数为D1、表的示数为D2,则待测电阻的表达式为Rx=_________(用题中所给字母表示,不代入数据)。

 

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为了“探究安培力与电流大小、导线长度的关系”,某小组同学利用了如图a所示的装置,将磁铁组置于电子天平称上,通电导线静置于磁场中,电流方向与匀强磁场方向垂直,则载流导线受到向上(或向下)安培力作用。根据牛顿第三定律,磁铁会受到等大反向的反作用力,电子称的示数会发生变化,求得其变化值Δm就能计算出安培力的大小。具体操作如下:

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(1)保持导线长度一定时,探究安培力和电流大小的关系

改变电流的大小,把I1、I2、I3……;

在电子天平秤上读出对应的读数m1、m2、m3…….

(2)保持电流大小一定时,探究安培力与导线长度的关系

改变通电导线在磁场中导线的长度L1、L2、L3、L4

在电子天平秤上读出对应的读数m1、m2、m3、m4

(3)切断电源,整理实验器材;

(4)利用Excel来处理实验数据和绘制F-I、F-L的图像分别为图b、图c.

该小组同学在探究中应用的科学方法是_______________(选填:“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”)。

实验表明:导线长度一定时,安培力与电流大小成__________关系;导线中电流大小一定时,安培力与导线长度成__________关系;(选填:“正比”或“反比”)。

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如图所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为l。一直角三角形导线框abc(bc边的长度为l)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下图中线框中感应电流i、bc两端的电势差ubc、bc边受到的安培力的大小F与线框移动的距离x的关系图象正确的是

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