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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xOy平面内的第ⅡⅢ象限中施加沿y轴负方向、电场强度为E的匀强电场,在第ⅠⅣ象限中施加垂直于xOy坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度v0沿垂直于y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O且沿OP方向进入第Ⅳ象限。在粒子到达坐标原点O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O进入匀强磁场中,并仅在磁场力作用下,运动一段时间从y轴上的N点射出磁场。已知OPx轴正方向夹角α=60°,带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,求:

1MO两点间的电势差U

2)坐标原点ON点之间的距离d

3)粒子从M点运动到N点的总时间t

 

(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=+
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如图所示,MN为中心开有小孔的平行板电容器的两极板,相距为D,其右侧有一边长为2a的正三角形区域,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,在极板MN之间加上电压U后,M板电势高于N板电势.现有一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,其重力和初速度均忽略不计,粒子从极板M的中央小孔S1处射入电容器,穿过小孔S2后从距三角形AaP处垂直AB方向进入磁场,试求:

(1)粒子到达小孔S2时的速度;

(2)若粒子能从AC间离开磁场,磁感应强度应满足什么条件?

 

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如图所示,NMP为很长的平行界面,NMMP间距分别为l1l2,其间分别有磁感应强度为B1B2的匀强磁场区,Ⅰ和Ⅱ磁场方向垂直纸面向里,B1B2,有一带正电粒子的电量为q,质量为m,以某一初速度垂直边界N及磁场方向射入MN间的磁场区域.不计粒子的重力.求:

(1)要使粒子能穿过Ⅰ磁场进入Ⅱ磁场,粒子的初速度至少应为多少?

(2)粒子初速度v为多少时,才可恰好穿过两个磁场区域.

 

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某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过可移动的密封塞封满一定量的矿泉水.

1)某同学用如1图所示的游标卡尺的        (选填“A”“B”“C”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图,则玻璃管的内径d            cm

2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“×100"档,发现指针如图所示,则该同学接着需要做的实验步骤是:换选          (填“‘×10”“×1k”);         

3)该组同学按图连好电路后,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,可能的原因是 (     )

A.滑动变阻器阻值太小

B.电路中56之间断路

C.电路中78之间断路

4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为L,电压表示数为U,电流表示数为I.多次改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的L-图像如图所示,若图线的斜率为k,则矿泉水的电阻率ρ=               . (用kd和常数表示).

 

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某物理小组利用如图1所示实验装置探究牛顿第二定律。

1)小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器。把木板的一侧垫高,以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力,具体做法是:            

2)该实验把盘和重物的总重量近似视为等于小车运动时所受的拉力大小。小车做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列小点。打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。图2是实验中获取的一条纸带的一部分:0123456是计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出。根据图中数据计算小车加速度a=      m/s2(保留两位有效数字)。若已知小车质量为200g,重力加速度大小为g=98m/s2,则可计算出盘和重物的总质量m=      g(保留两位有效数字)。

 

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如图所示,边长为L的正方形abcd内有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一束速率不同的带正电粒子从左边界ad中点P垂直射入磁场,速度方向与ad边夹角θ = 30°,已知粒子质量为m、电荷量为q,粒子间的相互作用和粒子重力不计.(  )

A. 粒子在磁场中运动的最长时间为

B. 粒子在磁场中运动的最短时间为

C. 上边界ab上有粒子到达的区域长为(1-)L

D. 下边界cd上有粒子到达的位置离c点的最短距离为

 

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