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如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第二象限内存在匀强电场,在第一象限一个圆形区...

如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第二象限内存在匀强电场,在第一象限一个圆形区域内存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场(图中未画出),在第四象限存在边长为l的正方形边界的匀强磁场CDEF一质量为m、带电荷量为-q的粒子从x轴上A(L0)点以初速度v0沿y轴正方向射入电场,经过y轴上B(02L)点进入第一象限的匀强磁场中,穿出磁场后经过x轴上的C点与x轴成45°角进入正方形匀强磁场区域并从DE边离开。

(1)求匀强电场的电场强度大小;

(2)求圆形匀强磁场的最小面积;

(3)求正方形磁场的磁感应强度B2的范围,以及粒子从正方形磁场的C点进入磁场到从D点射出磁场时,粒子在正方形磁场中的运动时间。

 

(1) (2) (3) 【解析】由题意可知,粒子的运动轨迹如图所示。 (1)粒子从A到B做类平抛运动,y轴方向做匀速直线运动,有:2L=v0t x轴方向做匀加速直线运动,有: Eq=ma L=at2 解得E= (2)设粒子在B点的速度为v,y轴方向:vy=v0,x轴方向:vx=at=v0 所以v=v0 tan θ==1,θ=45° 粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动, 由几何关系知,圆形磁场的最小直径d=r 所以圆形磁场的最小面积 (3)粒子进入正方形磁场,当磁感应强度为0时粒子沿对角线CE运动从E点穿出磁场;磁感应强度最大时恰好在D点穿出磁场,由几何关系知, 最小半径R=l , 所以磁感应强度的范围为: 由几何关系知,粒子从C点进入磁场到从D点射出磁场,对应的运动轨迹的半径R=l 转过的圆心角α=90°,有: 周期,运动时间  
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考点分析:
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在杂技表演荡秋千中,若质量相等的两人直立站在踏板上,从绳与竖直方向成90°角的A点由静止开始运动,摆到最低点B时,一人在极短时间内将另一个人沿水平方向推出,然后使秋千能摆到对面绳与竖直方向成θ60°角的C点。设人的重心到悬点O的距离为l,两人的质量均为m,踏板和绳的质量不计,空气阻力不计,人摆到最低点B时离地面的距离为l,求:

(1)两人摆到最低点B时两根绳子拉力的合力大小;

(2)落到地面上的人被推出后的水平位移。

 

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利用如图(a)所示电路可以测量金属丝的电阻率ρ,所用的实验器材有:

待测的粗细均匀的电阻丝、电流表(量程0.6 A,内阻忽略不计)

电源(电动势3.0 V,内阻r未知)、保护电阻(R04.0 Ω)

刻度尺、开关S、导线若干、滑片P

实验步骤如下:

①用螺旋测微器测得电阻丝的直径d如图(b)所示。

②闭合开关,调节滑片P的位置,分别记录每次实验中aP长度x及对应的电流值I

③以为纵坐标,x为横坐标,作­x图线(用直线拟合)

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b

回答下列问题:

(1)螺旋测微器示数为d ________mm

(2)用题中字母可求得x满足的关系式为________

(3)实验得到的部分数据如下表所示,其中aP长度x0.30 m时电流表的示数如图(a)所示,读出数据,完成下表。①________________

x(m)

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

I(A)

0.49

0.43

0.33

0.31

0.28

(A1)

2.04

2.33

3.03

3.23

3.57

 

(4)在图(b)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k______A1·m1,截距b________A1(保留两位小数)

(5)根据图线求得电阻丝的电阻率ρ _______Ω·m,电源的内阻为r ________Ω(保留一位小数)

 

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某实验小组的同学利用如图甲所示的装置“探究合外力做功与动能变化的关系”其中小车和沙桶的质量分别为Mm打点计时器所用的交流电源的频率为f。接通电源待打点计时器打点稳定时,由静止释放小车,通过打点计时器打下一条纸带,该小组的同学多次完成上述操作,并从其中选择了一条点迹清晰的纸带,如图乙所示。选出的计数点如图所示,其中相邻两计数点间还有4个点未标出,经测量计数点123456距离0点的间距分别为d1d2d3d4d5d6。回答下列问题:

(1)该小组的同学在处理数据时,将沙桶的重力作为小车的合外力,则打下第5个计数点时合外力对小车所做的功为________,此时小车的动能为________(以上各空均用题中已给的字母表示)

(2)通过计算可知,合外力对小车所做的功与小车动能的变化量有很大的差值,试分析误差的原因________________(写出一条即可)

 

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在训练运动员奔跑中下肢向后的蹬踏力量时,有一种方法是让运动员腰部系绳拖汽车轮胎奔跑,如图所示。一次训练中,运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m=11kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑,5s后绳从轮胎上脱落, 轮胎运动的v­t图像如图所示。不计空气阻力。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。g10m/s2。下列说法正确的是(  )

A. 轮胎与水平面间的动摩擦因数μ=0.25

B. 绳子对轮胎的拉力F的大小为70N

C. 0~7s内,轮胎克服摩擦力做功为1400J

D. 2s时,绳的拉力的瞬时功率为280W

 

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一金属条放置在相距为d的两金属轨道上,如图所示。现让金属条以v0的初速度从AA进入水平轨道,再由CC进入半径为r的竖直圆轨道,金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v,完成圆周运动后,再回到水平轨道上,整个轨道除圆轨道光滑外,其余均粗糙,运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好。已知由外电路控制、流过金属条的电流大小始终为I,方向如图中所示,整个轨道处于水平向右的匀强磁场中,磁感应强度为BAC间的距离为L,金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动。重力加速度为g,则由题中信息可以求出(  )

A. 金属条的质量

B. 金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向

C. 金属条运动到DD时的瞬时速度

D. 金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数

 

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