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如图所示,电源电动势E=3.2V,内电阻r=1Ω,定值电阻R0=15Ω,RT为可...

如图所示,电源电动势E=3.2V,内电阻r,定值电阻R0=15ΩRT为可变电阻。平行板电容器极板长为L60cm,两极板间的距离为d40cm。有一质量为m、带电量为q的微粒,以初速度v0沿平行板电容器中轴线水平射入。当RT上消耗的电功率最大时,带电微粒恰能沿中轴线从右端水平飞出。保持该RT阻值不变,重力加速度g=10m/s2。求:

1)可变电阻RT上所消耗的最大功率Pm

2)若微粒以初速度v0=3m/s水平飞入,调节RT的阻值使微粒沿下极板右边缘飞出,求RT阻值的变化量ΔRT

3)若在两极板间加一垂直于纸面向里、磁感应强度B=10T的匀强磁场,要使带电微粒能从两极板间飞出,带电微粒水平飞入时初速度v0的取值范围。

 

(1)0.16W(2)16Ω(3)v0≤2.5m/s或 v0≥25m/s 【解析】(1)当RT=R0+r=16Ω时,RT上消耗的功率最大,故: Pm=()2RT=0.16W (2)由RT=16Ω时,粒子能沿着中轴线水平飞出,根据闭合电路欧姆定律,有: URT=RT=1.6V 根据平衡条件,有:q=mg 解得: 飞经电场的时间:t==0.2s; 调节RT让粒子从下极板右边缘飞出,其加速度为: , 竖直方向的位移: 解得:E=0; 由此可知RT=0,△RT=16Ω; (3)有两种可能: ①从左侧飞出: , 解得:v0≤2.5m/s; ②从右侧飞出: R2=L2+(R−)2, 解得:R=1m; >R, 解得:v0≥25m/s; 故v0的取值范围为:v0≤2.5m/s或v0≥25m/s;
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考点分析:
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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,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

 

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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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