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在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制.如图所示,...

在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制.如图所示,某时刻在平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿轴负方向、电场强度为的匀强电场,在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于坐标平面向里、磁感应强度为的是磁场.一质量为,电荷量为的带正电的粒子从点以速度沿垂直于轴方向射入该匀强电场中,粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点且沿方向进入第Ⅳ象限.在粒子到达坐标原点时撤去匀强电场(不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响),粒子经过原点进入匀强磁场中,并仅在磁场力作用下,运动一段时间从轴上的点射出磁场.已知轴正方向夹角,带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,求:

两点间的电势差

)坐标原点点之间的距离

)粒子从点运动到点的总时间

 

(1)(2)(3)+。 【解析】试题分析:(1)设粒子经过O点的速度为v, 则cosα=(1分) 对于电子经过电场的过程,根据动能定理有:(1分) 解得:(1分) (2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,运动轨迹如答图2所示。 洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有:(1分) 解得:(1分) 根据几何关系可知,O与N之间的距离(1分) (3)设粒子在电场中从M点运动至O点所用时为t1, 根据牛顿第二定律可知:粒子在电场中的加速度a=(1分) 粒子通过O点时竖直方向速度vy=,根据运动学公式有:vy=at1 解得:t1=(1分) 设粒子在磁场中从O点运动至N点用时为t2,粒子在磁场中运动的周期 (1分) 解得:粒子从M点运动到N点的总时间t= t1+ t2=+ 考点:带电粒子在组合场中的运动。 【名师点晴】由射入磁场的速度方向确定竖直向下的速度大小与合速度的大小,为计算M、O两点间的电势差U做好铺垫;粒子在磁场中运动时,先找好圆心和半径,然后依照几何关系得出第2问的大小;最后一问计算时间时涉及到粒子在电场的时间与磁场的时间,体现了一定的综合性。  
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考点分析:
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如图所示,在水平向左、电场强度为的匀强电场中,竖直固定着一根足够长的粗糙绝缘杆,杆上套着一个质量为、带有电荷量的小圆环,圆环与杆间的动摩擦因数为

)由静止释放圆环,圆环沿杆下滑,求圆环下滑过程中受到的摩擦力

)若在匀强电场的空间内再加上磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,圆环仍由静止开始沿杆下滑.求:

①圆环刚开始运动时加速度的大小.

②圆环下滑过程中的最大动能

 

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磁流体发电是一项新兴技术,如图是它的示意图.相距为的两平行金属板之间有一个很强的磁场.一束等离子体(即高温正电离的气体,含有大量正、负带电粒子)以速度沿垂直于磁场的方向射入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转, 板上就会聚集电荷,从而在两板间产生电压.若两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理,磁感应强度为

)求这个发电机的电动势

)发电机的输出端间接有阻值为的电阻,设两平行金属板的面积为,两板间等离子体的导电率为(即电阻率的倒数).

.在图示磁极配置的情况下,判断通过电阻的电流方向.

.计算通过电阻的电流大小

 

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如图所示, 两平行金属板间存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,两板间的距离为,电势差为;金属板下方存在一有水平边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为.电荷量为的带正电的粒子,以速度垂直于电场和磁场匀速通过两金属板间,并沿垂直磁场方向进入金属板下方的磁场,做半径为的匀速圆周运动.不计两极板电场的边缘效应及粒子所受的重力.求:

两金属板间电场场强的大小.

两金属板间匀强磁场磁感应强度的大小.

)粒子的质量

 

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小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化,某同学为研究这一现象,绘制出小灯泡的伏安特性曲线如下,该同学将该小灯泡与电源电动势,内阻的电源组成串联电路,用作图法,求出此时小灯泡的电阻__________ 电源的效率__________.(保留2位有效数字,要求作图留痕)

 

 

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在“测定金属的电阻率”实验中,

)利用螺旋测微器测量合金丝的直径,同时利用刻度尺测出合金丝长度为,如果还能测出电阻,则该合金电阻率的表达式__________.(用上述字母和通用数学符号表示)

)按图甲所示的电路图测量合金丝的电阻.实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材.

A.待测合金丝(接入电路部分的阻值约

B.电源(电动势,内阻不计)

C.电流表(,内阻约

D.电流表(0~0.6A,内阻约

E.灵敏电流计(满偏电流,内阻

F.滑动变阻器(,允许通过的最大电流

G.滑动变阻器(,允许通过的最大电流

H.电阻箱

为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选_________,滑动变阻器应选__________.(均填写仪器前的字母)

)按图甲所示的电路图测量合金丝的电阻,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于__________端(选填“”或“”).

)甲同学按照图甲电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计的示数和电流表的示数的关系图线如图乙所示.由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值__________ (保留两位有效数字).

)乙同学选择同样的器材,按图丙所示电路测量合金丝的阻值,保持电阻箱接入电路的阻值不变.在不损坏电表的前提下,他将滑动变阻滑片从一端滑向另一端,随滑片移动距离的增加,灵敏电流计的示数和电流表的示数也随之增加,图丁反映关系的示意图中可能正确的是__________

 

 

 

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