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某地区多发雾霾天气,PM2.5浓度过高,为防控粉尘污染,某同学设计了一种除尘方案...

某地区多发雾霾天气,PM2.5浓度过高,为防控粉尘污染,某同学设计了一种除尘方案,用于清除带电粉尘.模型简化如图所示,粉尘源从A点向水平虚线上方(竖直平面内)各个方向均匀喷出粉尘微粒,每颗粉尘微粒速度大小均为v=10 m/s,质量为m=5×10-10 kg,电荷量为q=+1×10-7 C,粉尘源正上方有一半径R=0.5 m的圆形边界匀强磁场,磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外且大小为B=0.1 T的,磁场右侧紧靠平行金属极板MN、PQ,两板间电压恒为U0,两板相距d=1 m,板长l=1 m。不计粉尘重力及粉尘之间的相互作用,假设MP为磁场与电场的分界线。(已知满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com,若满分5 manfen5.com求:

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(1)微粒在磁场中的半径r并判断粒子出磁场的速度方向;

(2)若粉尘微粒100%被该装置吸收,平行金属极板MN、PQ间电压至少多少?

(3)若U0=0.9 V,求收集效率。

(4)若两极板间电压在0~1.5 V之间可调,求收集效率和电压的关系。

 

(1)0.5m,水平向右 (2)1V (3)79.4% (4)时,收集效率 ,时, 【解析】 试题分析:(1)粉尘微粒在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,设轨道半径为r,则有得 假设粉尘微粒从B点打出,轨道圆的圆心为O′,由r=R可知四边形AOBO′为菱形,所以OA∥OB′,BO′一定是竖直的,速度方向与BO′垂直,因此速度方向水平向右 (2)粉尘微粒进入电场做类平抛运动, 水平方向有l=vt 竖直方向有 把y≥d代入解得 (3)当时解得 假设该粉尘在A处与水平向左方向夹角α,则,得 可知射到极板上的微粒占总数的百分比为 (4)时,收集效率 时, 对于恰被吸收的粒子: 由 ,得, 收集效率 考点:带电粒子在复合场中的运动。  
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考点分析:
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(19分)如图所示,虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑块 K和质量为m的“U”框型缓冲车厢:在车厢的底板上固定着两个水平绝缘导轨PQ、MN,车厢的底板上还固定着电磁铁,能产生垂直于导轨平面并随车厢一起运动的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,设导轨右端QN是磁场的右边界。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L。假设缓冲车以速度满分5 manfen5.com与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下(碰前车厢与滑块相对静止),此后线圈与轨道磁场的作用使车厢减速运动,从而实现缓冲。 假设不计一切摩擦力,求:

 

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(1)滑块K的线圈中感应电动势的最大值

(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零

(导轨未碰到障碍物),则此过程线圈abcd中产生的焦耳热

(3)若缓冲车以某一速度满分5 manfen5.com(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后,其速度满分5 manfen5.com随位移满分5 manfen5.com的变化规律满足:满分5 manfen5.com 。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?

 

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(15分) 某运动员做跳伞训练,他从训练塔由静止跳下,跳离一段时间后再打开降落伞做减速下落。他打开降落伞后的速度图象如图所示(忽略降落伞打开过程的时间,且以打开降落伞瞬间开始计时),已知人的质量M=50 kg,降落伞质量m=50 kg,不计人所受的阻力,打开伞后伞所受阻力Ff 与速度v成正比,即Ff =kv  (g取10 m/s2)。求:

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(1)打开降落伞前运动员下落的距离?

(2)打开伞后瞬间运动员的加速度a的大小和方向?

 

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(1)某同学利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验

①有关重锤的质量,下列说法正确的有(       )

A.应选用质量较大的重锤,使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力

B.应选用质量较小的重锤,使重锤的惯性小一些,下落时更接近于自由落体运动

C.不需要称量重锤的质量

D.必须称量重锤的质量.

②在该实验中,选定了一条较为理想的纸带,如下图所示,“O”为起始点,以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3    。测得的S1、S2、S3    是重锤从开始运动到各时刻的位移,当打点计时器打点“4”时,重锤动能的表达式为         ;从“O”点到“4”点的中重锤重力势能的减少量表达式为           (已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g)

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(2)有一阻值在500Ω左右的定值电阻,额定功率为0.20W。现用电流表和电压表测量它的阻值,备有如下器材:

A. 电流表:量程0~30 mA,内阻约20Ω

B. 电流表:量程0~300 mA,内阻约1Ω

C. 电压表:量程0~3 V,内阻约2.5

D. 电压表:量程0~15 V,内阻约20

E. 变阻器:阻值范围0~20 Ω,额定电流2 A

F. 电源:输出电压12 V,内阻不计

另有开关和导线若干。

①测量时,为使被测电阻不被烧坏,实验中被测电阻两端的电压应控制在__________V以下,据此电流表应选用__________。(用器材序号填写)

②为了减小测量误差,并能方便地进行多次测量取平均值,在如图所给的四种测量电路中,应选用( 

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③在操作、测量与计算均无误的情况下,若实验中选择了C所示的电路,测得的结果是488Ω,若选择了D所示的电路,测得的结果是519Ω,则   

A. 该电阻的真实阻值更接近519Ω,且应略小于519Ω

B. 该电阻的真实阻值更接近519Ω,且应略大于519Ω

C. 该电阻的真实阻值更接近488Ω,且应略大于488Ω

D. 该电阻的真实阻值更接近488Ω,且应略小于488Ω

④对于该待测电阻的I-U图线,理想情况下I-U图线用实线所示,若选择用题②中四种测量电路中的图D进行实验,所绘制的I-U图线用虚线表示,则在如图所示的几个图线中可能正确的是(  

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对于真空中电荷量为q的静止点电荷而言,当选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r的位置的电势为满分5 manfen5.com(k为静电力常量),如图所示,两电荷量大小均为Q的异种点电荷相距为满分5 manfen5.com,现将一质子(电荷量为e)从两电荷连线上的A点沿以负电荷为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点,在质子从A到C的过程中,系统电势能的变化情况为(  

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A.减少满分5 manfen5.com          B.增加满分5 manfen5.com

C.减少满分5 manfen5.com        D.增加满分5 manfen5.com

 

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如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力)( 

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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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