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如图所示,在半径为R=的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B,圆形区...

如图所示,在半径为R=满分5 manfen5.com的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B,圆形区域右侧有一竖直感光板,从圆弧顶点P以速率v0的带正电粒子平行于纸面进入磁场,已知粒子的质量为m,电量为q,粒子重力不计.

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(1)若粒子对准圆心射入,求它在磁场中运动的时间;

(2)若粒子对准圆心射入,且速率为满分5 manfen5.comv0,求它打到感光板上时速度的垂直分量;

(3)若粒子以速度v0从P点以任意角入射,试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上.

 

(1)它在磁场中运动的时间. (2)它打到感光板上时速度的垂直分量为. (3)见解析 【解析】【解析】 (1)设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r,由牛顿第二定律得 r=R 带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周,轨迹对应的圆心角为,如图所示, 则 (2)由(1)知,当时,带电粒子在磁场中运动的轨道半径为. 其运动轨迹如图所示, 由图可知∠PO2O=∠OO2R=30°. 所以带电粒子离开磁场时偏转原来方向60° (3)由(1)知,当带电粒子以v0射入时,带电粒子在磁场中的运动轨道半径为R. 设粒子射入方向与PO方向夹角为θ,带电粒子从区域边界S射出,带电粒子运动轨迹如图所示. 因PO3=O3S=PO=SO=R 所以四边形POSO3为菱形 由图可知:PO∥O3S,v3⊥SO3 因此,带电粒子射出磁场时的方向为水平方向,与入射的方向无关. 答:(1)它在磁场中运动的时间. (2)它打到感光板上时速度的垂直分量为. (3)证明如上. 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动. 分析:(1)根据洛伦兹力提供向心力求出带电粒子在磁场中运动的轨道半径,从而根据几何关系求出圆弧的圆心角大小,通过弧长和速度求出在磁场中运动的时间. (2)若粒子对准圆心射入,且速率为v0,轨道半径变为原来的倍,通过几何关系求出圆弧的圆心角,从而得知出磁场的速度方向,根据速度分解求出它打到感光板上时速度的垂直分量; (3)当带电粒子以v0射入时,带电粒子在磁场中的运动轨道半径为R.通过证明入射点、出射点、圆心磁场的圆心以及粒子运动圆弧的圆心构成的图形为菱形,从而可以证明它离开磁场后均垂直打在感光板上.
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考点分析:
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回旋加速器是用于加速带电粒子流,使之获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间狭缝中形成匀强电场,使粒子每穿过狭缝都得到加速;两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面.离子源置于盒的圆心,释放出电量为q、质量为m的离子,离子最大回旋半径为Rm,磁场强度为B,其运动轨迹如图所示.求:

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(1)离子离开加速器时速度多大?

(2)设离子初速度为零,两D形盒间电场的电势差为U,盒间距离为d,求加速到上述能量所需时间(粒子在缝中时间不忽略).

 

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在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,现除了有一个标有“5V,2.5W”的小灯泡、导线和开关外,还有:

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A.直流电源(电动势约为5V,内阻可不计)

B.直流电流表(量程03A,内阻约为0.1Ω)

C.直流电流表(量程0600mA,内阻约为5Ω)

D.直流电压表(量程015V,内阻约为15kΩ)

E.直流电压表(量程05V,内阻约为10kΩ)

F.滑动变阻器(最大阻值10Ω,允许通过的最大电流为2A)

G.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,允许通过的最大电流为0.5A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据.

(1)实验中电流表应选用      ,电压表应选用      ,滑动变阻器应选用      (均用序号字母表示).

(2)请按要求将图1中所示的器材连成实验电路.

(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图2所示.现把实验中使用的小灯泡接到如图3所示的电路中,其中电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,定值电阻R=9Ω,此时灯泡的实际功率为      W.(结果保留两位有效数字)

 

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用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图所示,此示数为      mm.用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02mm)测定某圆柱的直径时,卡尺上的示数如图所示,可读出圆柱的直径为      mm.

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均匀导线制成的正方形闭合线框abcd,线框的匝数为n、边长为L、总电阻为R、总质量为m,将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方某高度处,如图所示,释放线框,让线框由静止自由下落,线框平面保持与磁场垂直,cd边始终与水平的磁场边界平行,已知cd边刚进入磁场时,线框加速度大小恰好为满分5 manfen5.com,重力加速度为g,则线框cd边离磁场边界的高度h可能为(  )

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如图所示,顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r.导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶角O处则流过导体棒的电流强度I,导体棒内产生的焦耳热Q,导体棒作匀速直线运动时水平外力F,导体棒的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是(  )

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