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如图甲所示,竖直平面xOy内,在y轴右侧存在竖直向下的电场强度为E1的匀强电场和...

如图甲所示,竖直平面xOy内,在y轴右侧存在竖直向下的电场强度为E1的匀强电场和一个交变磁场,磁感应强度大小为B1,交变磁场变化规律如图乙所示,规定垂直纸面向里为磁场的正方向。在第二象限存在方向水平向左的电场强度为E2的匀强电场和一个方向垂直纸面向外的匀强磁场。带负电的粒子从x轴上的A点与x轴成θ角沿直线运动,经过y轴上的P点进入y轴右侧后做匀速圆周运动,当粒子刚进入y轴右侧时,交变磁场立即从t=0开始变化。现已知P点坐标为(0d),粒子的电荷量为q,粒子质量为m

(1)θ

(2)若已知交变磁场的周期T=,粒子在t=0时经过P点,t=时恰好水平经过x轴上的Q点,求Q点的横坐标。

 

(1) (2) 【解析】【解析】 (1)粒子受洛伦兹力而做直线运动,一定是做匀速直线运动,受力如图所示, 即 又因为粒子在第一象限做匀速圆周运动,所以重力与电场力平衡,即qE1=mg 由, 得 (2)由可得粒子与y轴正方向成30°角射入第一象限,磁场的变化周期,粒子运动的周期, 所以 粒子转动一周的,磁场就发生变化,所以每次转动圆心角为 因为开始时粒子速度与y轴正方向成30°角,转到速度方向沿y轴向下磁场方向即发生变化,到达x轴Q经历的总时间等于磁场变化半周期的3倍和粒子做圆周运动的周期T的的总和,画出粒子的运动轨迹如图所示 即经过三个150°和一个90°,恰好水平过x轴Q粒子每转一次150°,轨迹如图所示 向下移动距离为,向右移动距离为 共向下移动2.5r,由P点坐标(0,d)可知2.5r=d, 解得 由图可知,粒子到达Q点时共向右移动的距离为 所以Q点横坐标  
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考点分析:
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半径为R的光滑圆环固定在竖直面内,在圆环上圆心正下方的位置固定一轻质弹簧,弹簧另一端与一空心小球相连,小球套在圆环上处于静止状态。已知此时弹簧长度为R,小球质量为m,重力加速度为g,求弹簧的弹力。

 

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现要测量某电源的电动势和内阻,以下器材可供选用:

待测电源(电动势约1.5V,内阻约2Ω)

灵敏电流计(量程200μA,内阻为99Ω)

电阻箱(0999.9Ω)

定值电阻R1=1Ω

定值电阻R2=10Ω

定值电阻R3=100Ω

开关、导线若干。

要求测量数据尽可能准确,电阻箱的阻值变化范围在100900Ω,误差尽量小。

(1)根据选出的器材在方框中画出电路设计图。连接好电路后,改变电阻箱的阻值,记录多组电流计的读数I(A为单位)和电阻箱的阻值R

(2)对于多组IR值,甲同学想用直线处理数据,他的纵坐标采用,则横坐标应为_______。若图线的斜率大小为k,纵轴截距大小为a,则该电源的电动势E=________r=________(ka及已知量表示)

(3)对于多组IR值,乙同学也想用直线处理数据,和甲同学不同,他纵坐标采用I,则横坐标应为____________。若图线的斜率大小为m,纵轴截距大小为b,则该电源的电动势E=________r=___________(mb及已知量表示)

 

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如图所示为倾斜放置的气垫导轨,用来验证机械能守恒定律。已知滑块的质量为m,滑块上遮光条的宽度为d,重力加速度为g。现将滑块由静止释放,两个光电门G1G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1t2,则滑块通过两个光电门过程中的动能变化Ek=_________,通过两个光电门过程中重力势能的变化Ep=_____________(用图中所标符号表示)。若两者在实验误差允许范围内相等,则滑块在下滑过程中机械能守恒。若实验中滑块以初速度v0下滑,则上述方法___________(选填不能”)验证机械能守恒。

 

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某同学在实验室里做如下实验,光滑竖直金属导轨(电阻不计)上端接有电阻R,下端开口,所在区域有垂直纸面向里的匀强磁场,一个矩形导体框(电阻不计)和光滑金属导轨在整个运动中始终保持良好接触,矩形导体框的宽度大于两个导轨的间距,一弹簧下端固定在水平面上,弹簧涂有绝缘漆,弹簧和导体框接触时,二者处于绝缘状态,且导体框与弹簧接触过程无机械能的损失。现将导体框在距离弹簧上端H处由静止释放,导体框下落,接触到弹簧后一起向下运动然后反弹,直至导体框静止。导体框的质量为m,重力加速度为g,则下列说法正确的是    (    )

A. 导体框接触到弹簧后,可能立即做减速运动

B. 在接触弹簧前导体框下落的加速度为g

C. 只改变下落的初始高度H,导体框的最大速度可能不变

D. 只改变R的阻值,在导体框运动过程中系统产生的焦耳热会改变

 

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如图所示,固定在竖直面内的光滑绝缘圆环半径为R,圆环上套有质量分别为m2m的两个带电的小球AB(均可看作质点),小球A带正电,小球B带负电,带电荷量均为q,且小球AB用一长为2R的轻质绝缘细杆相连,竖直面内有竖直向下的匀强电场(未画出),电场强度大小为E=。现在给小球一个扰动,使小球A从最高点由静止开始沿圆环下滑,已知重力加速度为g,在小球A滑到最低点的过程中,下列说法正确的是    (    )

A. 小球A减少的机械能等于小球B增加的机械能

B. 细杆对小球A和小球B做的总功为0

C. 小球A的最大速度为

D. 细杆对小球B做的功为mgR

 

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