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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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两根平行光滑金属导轨MNPQ水平放置,其间距为0.40m,磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下,两导轨之间连接的电阻R1.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab,金属棒与导轨垂直,如图所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求:

1)金属棒ab两端的电压。

2)拉力F的大小。

3)电阻R上消耗的电功率。

 

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如图所示AB为一正点电荷Q在真空中所形成的电场中的两个点,已知A点与场源电荷Q的距离为r。若一质量为m带电量为+q的检验电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功为WAB,静电力常量为k,求:

1)电场中A点的电场强度EA

2)电场中AB两点间的电势差UAB

3)若检验电荷从AB过程中只受电场力作用,求该电荷动能的改变量ΔEk

 

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如图所示的电路中,电源电动势为E6V,内电阻为r,外电路电阻为R10Ω,闭合电键S后,求:

1)通过电阻R的电流强度I

2)电阻R两端的电压U

3)电阻R上所消耗的电功率P

 

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某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个水果电池,该同学利用下列所给器材测量该水果电池的电动势E和内阻r

A.待测水果电池(电动势E约为4 V,内阻r约为200 Ω

B.电流表A1(量程0.6A,内阻约

C.电流表A2(量程20mA,内阻约50Ω

D.电压表V1(量程4V,内阻约4kΩ

E.电压表V2(量程15V,内阻15kΩ

F.滑动变阻器R0~1000 Ω

G.开关S,导线若干

1)为了尽量减小实验的误差,实验电流表选择_______;电压表选择________(填器材前面字母)

2)为尽量减小实验误差,图中列出了两个实验电路图,应选择____

3)该同学根据实验数据画出U-I图线,如图14所示。由图线可得,水果电池的电动势E=_______V,内电阻r=________Ω

4)实验测得水果电池的电动势与真实值相比,E______ E (选填)。

 

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如图所示,把一个带正电的物体放在A处,然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1P2P3位置,调节丝线的长度使小球与A总在同一水平线上,α1α2α3表示丝线与竖直方向的夹角,其中挂在_______处(选填P1P2P3)丝线受到的拉力最大;在同一位置,将小球所带电性改变为带负电,电量不变,同时调节丝线的长度使小球与A仍在同一水平线上,则丝线与竖直方向的夹角_________(选填大于等于小于)带正电时丝线与竖直方向的夹角。

 

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