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如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强...

如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m、电荷量为-q的粒子,不计粒子重力,N为圆周上另一点,半径OMON间的夹角为θ,且满足 0.5.

(1)若某一粒子以速率v1,沿与MO60°角斜向上方射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间;

(2)若某一粒子以速率v2,沿MO方向射入磁场,恰能从N点离开磁场,求此粒子的速率v2

(3)若由M点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为v2,求磁场中有粒子通过的区域面积.

 

(1)(2)(3) 【解析】试题分析:(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设轨迹半径为r1,由牛顿第二定律可得解得: 粒子沿与与MO成方向摄入磁场,设粒子从区域边界P射出,其运动轨迹如图所示。由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为, 方法1:故粒子在磁场中的运动的时间 方法2:粒子运动周期 粒子在磁场中的运动的时间得 (2)粒子以速率v2沿MO方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,恰好从N点离开磁场,其运动轨迹如图, 设粒子轨迹半径为r2,由图中几何关系可得: 由牛顿第二定律可得 解得:粒子的速度 (3)粒子沿各个方向以v2进入磁场做匀速圆周时的轨迹半径都为,且不变。由图可知,粒子在磁场中通过的面积S等于以O3为圆心的扇形MO3O的面积S1、以M为圆心的扇形MOQ的面积S2和以O点为圆心的圆弧MQ与直线MQ围成的面积S3之和。 ; 则 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动  
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考点分析:
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如图所示,质量为M的平板车Ph,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,QP之间的动摩擦因数为μMm4∶1,重力加速度为g.求:

(1)小物块Q离开平板车时速度为多大?

(2)平板车P的长度为多少?

 

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材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小.若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线,其中RFR0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值.为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF.

 

请按要求完成下列实验.

(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框内画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出,待测压力大小约为0.4×1020.8×102 N,不考虑压力对电路其它部分的影响)_________,要求误差较小,提供的器材如下:

A.压敏电阻,无压力时阻值R06 000 Ω

B.滑动变阻器R,全电阻约200 Ω

C.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 Ω

D.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩ

E.直流电源E,电动势3 V,内阻很小.

F.开关S,导线若干

(2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为______V.

(3)此时压敏电阻的阻值为_______Ω;结合图甲可知待测压力的大小F_______N.(计算结果均保留两位有效数字)

 

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某同学在科普读物上看到:“劲度系数为k的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中,弹力做的功Wkx2”.他设计了如下的实验来验证这个结论.

A.将一弹簧的下端固定在地面上,在弹簧附近竖直地固定一刻度尺,当弹簧在竖直方向静止不动时其上端在刻度尺上对应的示数为x1,如图甲所示.

B.用弹簧测力计拉着弹簧上端竖直向上缓慢移动,当弹簧测力计的示数为F时,弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x2,如图乙所示.则此弹簧的劲度系数k________.

C.把实验桌放到弹簧附近,将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上,使滑轮正好在弹簧的正上方,用垫块垫起长木板不带滑轮的一端,如图丙所示.

D.用天平测得小车(带有遮光条)的质量为M,用游标卡尺测遮光条宽度d的结果如图丁所示,则d________mm.

E.打开光电门的开关,让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动(未连弹簧),测得小车通过光电门AB时的遮光时间分别为Δt1Δt2.改变垫块的位置,重复调节,直到Δt1Δt2时保持木板和垫块的位置不变.

F.用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连,将小车拉到光电门A的上方某处,此时弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x3,已知(x3x1)小于光电门AB之间的距离,如图丙所示.由静止释放小车,测得小车通过光电门AB时的遮光时间分别为Δt1Δt2.

在实验误差允许的范围内,若k(x3x1)2_______(用实验中测量的符号表示),就验证了Wkx2的结论.

 

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如图所示,边长为1 m的正方体空间图形ABCDA1B1C1D1,其下表面在水平地面上,将可视为质点的小球从顶点A在∠BAD所在范围内(包括边界)分别沿不同的水平方向抛出,落点都在A1B1C1D1平面范围内(包括边界).不计空气阻力,以地面为重力势能参考平面,g10 m/s2.(  )

A. 小球落在B1点时,初速度为m/s,是抛出速度的最小值

B. 小球落在C1点时,初速度为m/s,是抛出速度的最大值

C. 落在B1D1线段上的小球,落地时机械能的最小值与最大值之比是1∶2

D. 轨迹与AC1线段相交的小球,在交点处的速度方向相同

 

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如图所示,一足够长的光滑平行金属轨道,轨道平面与水平面成θ角,上端与一电阻R相连,处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中.质量为m、电阻为r的金属杆ab,从高为h处由静止释放,下滑一段时间后,金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端.金属杆始终保持与轨道垂直且接触良好,轨道的电阻及空气阻力均可忽略不计,重力加速度为g.(  )

A. 金属杆加速运动过程中的平均速度为

B. 金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率

C. 当金属杆的速度为时,它的加速度大小为

D. 整个运动过程中电阻R和金属杆上产生的焦耳热为mgh

 

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