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某高中物理课程基地拟采购一批实验器材,增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力,其...

某高中物理课程基地拟采购一批实验器材,增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力,其核心结构原理可简化为题图所示.ABCD间的区域有竖直向上的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.一带正电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界,再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰能返回O点.已知OP间距离为d,粒子质量为m,电荷量为q,电场强度大小 ,粒子重力不计.试求:

1)粒子从M点飞离CD边界时的速度大小;

2PN两点间的距离;

3)磁感应强度的大小和圆形有界匀强磁场的半径.

 

(1)2v0(2) (3) ; 【解析】试题分析:(1)据题意,作出带电粒子的运动轨迹,如图所示: 粒子从O到M点时间: ,粒子在电场中加速度: 粒子在M点时竖直方向的速度: ,粒子在M点时的速度: 速度偏转角正切: ,故。 (2)粒子从N到O点时间: ,粒子从N到O点过程的竖直方向位移: 故P、N两点间的距离为: 。 (3)由几何关系得: ,可得半径: 由,即: ,解得: 由几何关系确定区域半径为: ,即。
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考点分析:
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电视机的显像管中电子束的偏转是应用磁偏转技术实现的。如图1所示为显像管的原理示意图。显像管中有一个电子枪,工作时阴极发射的电子速度很小,可视为零经过加速电场加速后,穿过以O点为圆心、半径为r的圆形磁场区域磁场方向垂直于纸面,撞击到荧光屏上使荧光屏发光。已知电子质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,在没有磁场时电子束通过O点打在荧光屏正中央的M点,OM间距离为S。电子所受的重力、电子间的相互作用力均可忽略不计,也不考虑磁场变化所激发的电场对电子束的作用。由于电子经过加速电场后速度很大,同一电子在穿过磁场的过程中可认为磁场不变。

1求电子束经偏转磁场后打到荧光屏上时的速率;

2若磁感应强度随时间变化关系如图2所示,其中,求电子束打在荧光屏上发光所形成的“亮线”长度。

3若电子束经偏转磁场后速度的偏转角θ=60°,求此种情况下电子穿过磁场时,螺线管线圈中电流I0的大小;

 

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如图,OAB为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,∠BOA=60°, ,将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电,电荷量为q(q>0),同时加一匀强电场、场强方向与ΔOAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了A点,到达A点时的动能是初动能的3倍;若将该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过B点,且到达B点的动能是初动能的6倍。重力加速度大小为g。求

(1)无电场时,小球到达A点时的动能与初动能的比值;

(2)电场强度的大小和方向。

 

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用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:

电流表A1(量程030 mA)

电流表A2(量程0100 mA)

电压表V(量程06 V)

滑动变阻器R1(阻值05 Ω)

滑动变阻器R2(阻值0300 Ω)

开关S一个导线若干条.

某同学的实验过程如下:

Ⅰ.设计如图所示的电路图正确连接电路.

Ⅱ.R的阻值调到最大闭合开关逐次调小R的阻值,测出多组UI的值并记录.以U为纵轴I为横轴得到如图所示的图线.

Ⅲ.断开开关Rx改接在BC之间AB直接相连其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤得到另一条UI图线图线与横轴I的交点坐标为(I00)与纵轴U的交点坐标为(0U0)

回答下列问题:

电流表应选用______滑动变阻器应选用______

由图中的图线得电源内阻r________Ω

I0U0r表示待测电阻的关系式Rx______代入数值可得Rx

若电表为理想电表Rx接在BC之间与接在AB之间滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置两种情况相比电流表示数变化范围________电压表示数变化范围________(相同不同”)

 

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如图所示,含有的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器,沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场,最终打在P1P2两点. 

A. 粒子在偏转磁场中运动的时间都相等

B. 打在P1点的粒子是

C. 打在P2点的粒子是

D. O2P2的长度是O2P1长度的4

 

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为监测某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计。该装置由绝缘材料制成,其长、宽、高分别为abc,左右两端开口。在垂直于上下底面方向加一匀强磁场,前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时,接在MN两端间的电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中正确的是

A. M端的电势比N端的高

B. 电压表的示数Uab均成正比,与c无关

C. 电压表的示数U与污水的流量Q成正比

D. 若污水中正负离子数相同,则电压表的示数为0

 

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