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图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片,图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈,线圈...

图甲为洛伦兹力演示仪的实物照片,图乙为其工作原理图。励磁线圈为两个圆形线圈,线圈通上励磁电流I(可由电流表示数读出)后,在两线圈间可得到垂直线圈平面的匀强磁场,其磁感应强度的大小和I成正比,比例系数用k表示,I的大小可通过“励磁电流调节旋钮”调节;电子从被加热的灯丝逸出(初速不计),经加速电压U(可由电压表示数读出)加速形成高速电子束,U的大小可通过“加速电压调节旋钮”调节。玻璃泡内充有稀薄气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹。请讨论以下问题:

(1)调整灯丝位置使电子束垂直进入磁场,电子的径迹为圆周。若垂直线圈平面向里看电子的绕行方向为顺时针,那么匀强磁场的方向是怎样的?

(2)用游标瞄准圆形电子束的圆心,读取并记录电子束轨道的直径D、励磁电流I、加速电压U。请用题目中的各量写出计算电子比荷的计算式。

(3)某次实验看到了图丙所示的电子径迹,经过调节“励磁电流调节旋钮”又看到了图丙所示的电子径迹,游标测量显示二者直径之比为21;只调节“加速电压调节旋钮”也能达到同样的效果。

a.通过计算分别说明两种调节方法是如何操作的;

b.求通过调节“励磁电流调节旋钮”改变径迹的情况中,电子沿轨道运动一周所用时间之比。

 

(1)磁场方向垂直线圈平面向里(2) (3) 保持“加速电压调节旋钮”的位置不变,调节“励磁电流调节旋钮”使励磁电流I变为原来的2倍;或保持“励磁电流调节旋钮”的位置不变,调节“加速电压旋钮” 使加速电压U变为原来的;2:1 【解析】由左手定则可得磁场方向,电子从灯丝逸出后经加速电压U加速的过程应用动能定理即可,电子进入磁场后做匀速圆周运动运动,由洛伦兹力提供向心力即可求解,为使直径D变为原来的,两种调节方法分别是:保持“加速电压调节旋钮”的位置不变,调节“励磁电流调节旋钮”使励磁电流I变为原来的2倍;或保持“励磁电流调节旋钮”的位置不变,调节“加速电压旋钮” 使加速电压U变为原来的。 【解析】 (1)由左手定则可得磁场方向垂直线圈平面向里 (2)设电子加速后的速度为v,对电子从灯丝逸出后经加速电压U加速的过程应用动能定理,有 电子进入磁场后做匀速圆周运动运动,对其应用牛顿第二定律,有 其中 , 联立解得: (3)由可得出: D正比于 a.为使直径D变为原来的,两种调节方法分别是:保持“加速电压调节旋钮”的位置不变,调节“励磁电流调节旋钮”使励磁电流I变为原来的2倍;或保持“励磁电流调节旋钮”的位置不变,调节“加速电压旋钮” 使加速电压U变为原来的。 b.电子在磁场中做匀速圆周运动,周期, 解得 通过调节“励磁电流调节旋钮” 改变径迹的情况中,轨迹从①变为②,是因为励磁电流改变从而改变了磁场大小,因此电子沿①、②轨道运动一周所用时间之比  
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在光滑水平面上存在某匀强矩形磁场区域,该磁场的方向竖直向下,磁感应强度为B,宽度为l,俯视图如图所示。一边长也为l的正方形导线框,电阻为R在水平向右的恒力作用下刚好以速度v0匀速穿过磁场区域,求:

(1)恒力的大小F

(2)导线框穿越磁场过程中产生的热量Q

 

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如图装置可用来研究电荷间的相互作用,带电球A静止于绝缘支架上。质量为m,电荷量为q的带电小球B用长为L的绝缘轻绳悬挂,小球处于静止状态时绳与竖直方向的夹角为θ(此时小球B受的电场力水平向右,小球体积很小,重力加速度用g表示)。求:

(1)小球B所受电场力的大小F

(2)带电球A在小球B所在处产生的电场强度的大小E

(3)由于漏电,A的电荷量逐渐减小至零,与此同时小球B缓慢回到最低点,求此过程中

电场力对B做的功W(不计其他能量损失)。

 

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如图所示,光滑固定斜面ABL= 2m,倾角θ =37°BC段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m = 1kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下。小物块与地面间的动摩擦因数为μ = 0.4。不计空气阻力,小物块可视为质点,g = 10m/s2sin37°= 0.6cos37° = 0.8求:    

(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a;   

(2)小物块在水平地面上滑行的最远距离x

 

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在“探究决定导体电阻的因素”的实验中,需要测量导体(如合金丝)的长度、横截面积和电阻,进而用控制变量的方法进行实验探究。

 

(1)将合金丝紧密地并排绕制成一个线圈,用刻度尺测出它的宽度,如图甲所示线圈的宽度是______________cm,用宽度除以圈数,就是合金丝的直径;把合金丝拉直,用刻度尺量出它的长度。

(2)采用图乙所示的电路图进行电阻的测量,这种测量电阻的方法由于____________(选填“电压表”或“电流表”)的测量值与真实值不同,会使得电阻阻值的测量值_____________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。

(3)图丙是测量合金丝阻值的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据图乙电路图补充完成图丙中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏______

(4)请对图乙电路从理论上进行分析:当滑动变阻器的滑片Pa端向b端滑动时,电阻Rx的电流Ix随滑动变阻器aP之间的电阻RaP的变化而变化,下列反映IxRaP关系的示意图中可能正确的是__________(不计电源内阻,将电表视为理想电表,不考虑温度对电阻的影响。请将正确选项的字母填在横线上)。

 

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对于“研究平抛运动”的实验,请完成下面两问。

(1)研究平抛运动的实验中,下列说法正确的是___________

A.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道的末端必须保持水平

(2)右图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为抛出点。在轨迹上任取两点AB,分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cmB点的竖直坐标y2=44.10cmAB两点水平坐标间的距离Δx=40.00cmg9.80m/s2,则平抛小球的初速度v0______m/s

 

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