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如图所示xOy平面内,在x轴上从电离室产生的带正电的粒子,以几乎为零的初速度飘入...

如图所示xOy平面内,在x轴上从电离室产生的带正电的粒子,以几乎为零的初速度飘入电势差为U=200V的加速电场中,然后经过右侧极板上的小孔沿x轴进入到另一匀强电场区域,该电场区域范围为﹣l≤x≤0(l=4cm),电场强度大小为E=满分5 manfen5.com×104V/m,方向沿y轴正方向.带电粒子经过y轴后,将进入一与y轴相切的圆形边界匀强磁场区域,磁场区域圆半径为r=2cm,圆心C到x轴的距离为d=4满分5 manfen5.comcm,磁场磁感应强度为B=8×10﹣2T,方向垂直xoy平面向外.带电粒子最终垂直打在与y轴平行、到y轴距离为L=6cm的接收屏上.求:

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(1)带电粒子通过y轴时离x轴的距离;

(2)带电粒子的比荷;

(3)若另一种带电粒子从电离室产生后,最终打在接收屏上y=满分5 manfen5.com满分5 manfen5.comcm处,则该粒子的比荷又是多少?

 

(1)带电粒子通过y轴时离x轴的距离2×10﹣2m; (2)带电粒子的比荷×108C/kg (3)若另一种带电粒子从电离室产生后,最终打在接收屏上y=cm处,则该粒子的比荷1×108C/kg 【解析】【解析】 (1)带电粒子在加速电场中被加速 qU=mv02 通过沿y轴正方向的电场中时,在x方向上做匀速运动l=v0t 在y方向做初速度为零的匀加速运动,加速度为a= 在y方向的位移为 y1=at2 由以上各式解得 y1= 代入数据得 y1=2×10﹣2m (2)由(1)中公式可得 v0= 带电粒子通过y轴时沿y轴方向的速度为vy=at 如图所示,速度方向满足 tanα= 由以上各式解得 tanα= 代入数据得 tanα= 则可知α=60° 带电粒子通过y轴时的速度大小为v==2v0 由 tan∠PCA==; 可得:∠PCA=60° 可见,带电粒子通过y轴时的速度方向指向C点. 所以带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时,转过的圆心角为α=60°. 带电粒子圆周运动的半径为 R=rcot=r=2×10﹣2 洛伦兹力提供向心力 qvB=m 解得== 代入数据得=×108C/kg (3)由(1)(2)知,带电粒子经过y轴时的位置和速度方向与比荷无关,所以另一种带电粒子也将以指向C点的方向进入到匀强磁场区域.轨迹如图所示. 粒子从磁场中射出时的速度方向满足tan∠NCM== 可得∠NCM=30° 此带电粒子在磁场中转过的角度为α′=60°+30°=90° 其圆周运动的半径为R′=r 同理有 == 代入数据得=1×108C/kg 【解析】 (1)带电粒子通过y轴时离x轴的距离2×10﹣2m; (2)带电粒子的比荷×108C/kg (3)若另一种带电粒子从电离室产生后,最终打在接收屏上y=cm处,则该粒子的比荷1×108C/kg 【点评】本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动情况,要注意明确粒子的运动轨迹;明确带电粒子在电场中采用运动的合成与分解求解;而在磁场中要注意明确圆周运动的规律应用,注意几何关系及洛仑兹力与向心力的关系.  
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考点分析:
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如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.2m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐.一个质量为1kg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,它与BC间的动摩擦因数μ=0.5,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN=2.5mg的相互作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0.5J.取重力加速度g=10m/s2.求:

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(1)小球在C处受到的向心力大小;

(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm

(3)小球最终停止的位置.

 

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如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g取10m/s2,求:

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(1)木板的加速度;

(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F作用的最短时间;

(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的最大静摩擦力为3N,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力.

 

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如图所示,光滑导轨与水平面成θ角,导轨宽L,匀强磁场磁感应强度为B.金属杆长也为L,质量为m,水平放在导轨上.当回路总电流为I时,金属杆正好能静止.求:

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(1)当磁场B的方向竖直向上时,该匀强磁场的磁感应强度B的大小;

(2)若磁场B的大小和方向均可改变,要使导体棒仍能保持静止,试确定此时磁感应强度B的最小值的大小和方向.

 

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某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻,如图甲所示.先将选择开关旋至倍率“×100”档,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的      接线柱(选填“+”或“﹣”),测量结果如图乙所示,电压表的电阻为      Ω.

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该同学要测量一节干电池的电动势和内阻,有以下器材可供选择:

A.电流表    (0~0.6A~3A)

B.电压表    (0~3V)

C.滑动变阻器R    (0~15Ω,5A)

D.滑动变阻器R′    (0~50Ω,1A)

E.定值电阻R0为    1Ω

F.开关S及导线    若干

本次实验的原理图如图丙,则滑动变阻器应选      (填器材前的字母序号).

按照原理图连接好线路后进行测量,测得数据如下表所示.

待测量

1

2

3

4

5

I/A

0.11

0.20

0.30

0.40

0.50

U/V

1.37

1.35

1.33

1.32

1.29

由上表数据可看出,电压表示数变化不明显,试分析引起情况的原因是      .现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显,请在图丁中按改动后的原理图完成连线.

 

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如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德(G•Atwood 1746﹣1807)创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.

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(1)实验时,该同学进行了如下操作:

①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态,测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h.

②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为△t.

③利用螺旋测微器测出挡光片的宽度d如丙图所示,则d=      mm,计算有关物理量,验证机械能守恒.

(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为          (已知重力加速度为g)

(3)引起该实验系统误差的原因有      (写一条即可).

(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系呢?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:

①写出a与m之间的关系式:     (还要用到M和g);

②a的值会趋于     

 

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