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如图所示,半径为L1=2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,...

如图所示,半径为L1=2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B1=满分5 manfen5.com T.长度也为L1、电阻为R的金属杆ab,一端处于圆环中心,另一端恰好搭接在金属环上,绕着a端沿逆时针方向匀速转动,角速度为ω=满分5 manfen5.com rad/s.通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中(连接a端的导线与圆环不接触,图中的定值电阻R1=R,滑片P位于R2的正中央,R2的总阻值为4R),图中的平行板长度为L2=2m,宽度为d=2m.图示位置为计时起点,在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0=0.5m/s向右运动,并恰好能从平行板的右边缘飞出,之后进入到有界匀强磁场中,其磁感应强度大小为B2,左边界为图中的虚线位置,右侧及上下范围均足够大.(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻,忽略电容器的充放电时间,忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响,不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求:

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(1)在0~4s内,平行板间的电势差UMN

(2)带电粒子飞出电场时的速度;

(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场,则磁感应强度B2应满足的条件.

 

(1)在0~4s内,两极板间的电势差UMN为﹣1 V (2)带电粒子飞出电场时的速度为m/s,方向与水平方向的夹角为45° (3)磁场强度大小B2<2T. 【解析】【解析】 (1)金属杆产生的感应电动势恒为 E=B1Lω=2 V 由串并联电路的连接特点知:E=I•4R,U0=I•2R==1 V T1==20 s 由右手定则知: 在0~4 s时间内,金属杆ab中的电流方向为b→a,则φa>φb,则在0~4 s时间内,φM<φN,UMN=﹣1 V (2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动,在0~时间内水平方向L2=v0•t1 t1==4 s< 竖直方向=at 又因为:vy=at1=m/s 解得:a=m/s2,又因为:a==,解得: C/kg 则粒子飞出电场时的速度v==m/s tan θ==1,所以该速度与水平方向的夹角θ=45° (3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由B2qv=m 得r= 由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知: r>d时离开磁场后不会第二次进入电场,即B2<=×=2 T 答:(1)在0~4s内,两极板间的电势差UMN为﹣1 V (2)带电粒子飞出电场时的速度为m/s,方向与水平方向的夹角为45° (3)磁场强度大小B2<2T. 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动. 分析:(1)导体切割磁感线产生电动势,结合串并联电路特点即可求解. (2)带电粒子在电场中做类平抛运动,有运动学知识求解即可. (3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律求解粒子运动半径,结合几何关系求解磁场强度大小.
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考点分析:
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边长为L=0.2m的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,穿过该区域磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示,将边长为满分5 manfen5.com,匝数n=100,线圈电阻r=1.0Ω的正方形线圈abcd放入磁场,线圈所在平面与磁感线垂直,如图甲所示.求:

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(1)回路中感应电流的方向及磁感应强度的变化率满分5 manfen5.com

(2)在0~4.0s内通过线圈的电荷量q;

(3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量.

 

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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.

 

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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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