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如图所示,在xOy直角坐标平面内﹣0.05m≤x<0的区域有垂直纸面向里的匀强磁...

如图所示,在xOy直角坐标平面内﹣0.05m≤x0的区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.4T0≤x≤0.08m的区域有沿﹣x方向的匀强电场.在x轴上坐标为(﹣0.05m0)的S点有一粒子源,它一次能沿纸面同时向磁场内每个方向发射一个比荷=5×107C/kg,速率v0=2×106m/s的带正电粒子.若粒子源只发射一次,其中只有一个粒子Z恰能到达电场的右边界,不计粒子的重力和粒子间的相互作用(结果可保留根号).求:

1)粒子在磁场中运动的半径R

2)粒子ZS发射时的速度方向与磁场左边界的夹角θ

3)第一次经过y轴的所有粒子中,位置最高的粒子P的坐标;

4)若粒子P到达y轴瞬间电场突然反向,求粒子P到达电场右边界时的速度.

 

(1)粒子在磁场中运动的半径R为0.1m; (2)粒子Z从S发射时的速度方向与磁场左边界的夹角θ为60°或120°; (3)第一次经过y轴的所有粒子中,位置最高的粒子P的坐标为(0,m); (4)若粒子P到达y轴瞬间电场突然反向,粒子P到达电场右边界时的速度为大小2m/s,方向与电场右边界成45°或135°. 【解析】 试题(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动:,解得:R=0.1m (2)由题意可知粒子Z垂直电场左边界进入电场,做出粒子Z在磁场中的运动轨迹如图所示,O1为轨迹的圆心,用dB表示磁场区域的宽度,由几何关系可知:,在△SOO1中满足: 代入数据可得:,即粒子Z从S发射时的速度方向与磁场左边界的夹角为60°(或120°) (3)在y轴上位置最高的粒子P的运动轨迹恰与y轴相切于N点,如图所示,N点到x轴的竖直距离L满足: 解得: 即粒子P的位置坐标为(0,) (4)用dE表示电场的宽度,对粒子Z在电场中的运动,由动能定理可得: 代入数据可得: 设沿电场方向的速度为,则 Eq=ma 解得: 所以粒子P到达电场右边界时的速度 方向与电场右边界成450或1350
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考点分析:
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如图,质量为m=1 kg的小滑块(视为质点)在半径为R=0.4 m的四分之一圆弧A端由静止开始释放,它运动到B点时速度为v=2 m/s.当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤去.滑块在光滑水平面上运动一段距离后,通过换向轨道由C点过渡到倾角为θ=37°、长s=1 m的斜面CD,CD之间铺了一层匀质特殊材料,其与滑块间的动摩擦因数可在0≤μ≤1.5之间调节.斜面底部D点与光滑地面平滑相连,地面上一根轻弹簧一端固定在O,自然状态下另一端恰好在D.认为滑块在CD两处换向时速度大小均不变,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力.

(1) 求滑块对B点的压力大小以及在AB上克服阻力所做的功.

(2) 若设置μ=0,求滑块从C第一次运动到D的时间及弹簧的最大弹性势能

(3) 若最终滑块停在D,μ的取值范围.

 

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如图所示,质量为m、电阻为R的单匝矩形线框置于光滑水平面上,线框边长ab=Lad=2L.虚线MNadbc边中点.一根能承受最大拉力F0的细线沿水平方向拴住ab边中点O.从某时刻起,在MN右侧加一方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小按B=kt的规律均匀变化.一段时间后,细线被拉断,线框向左运动,ab边穿出磁场时的速度为v. 求:

(1)细线断裂前线框中的电功率P

(2)细线断裂后瞬间线框的加速度大小a及线框离开磁场的过程中安培力所做的功W

(3)线框穿出磁场过程中通过导线截面的电量 q

 

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江苏省公安厅交警总队组织沿江8市交警部门组建了无人机执法小分队,今年国庆期间,利用无人机灵活机动的特点,进行低空巡查和悬停抓拍交通违法行为.如图所示,为一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,无人机连同装备的质量为m=2kg,其动力系统所能提供的最大作用力为F0=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N.g=10m/s2.

(1) 无人机悬停在距地面某一高度处进行抓拍时,动力系统提供的作用力F1多大?

(2) 无人机在地面上从静止开始,以最大作用力竖直向上起飞,到达离地高度为h=12m的位置所需要的时间t为多少?

(3) 无人机现由悬停抓拍改做低空巡查,从静止开始以a=3m/s2的加速度沿水平线做匀加速直线运动,求在此过程中其动力系统所提供的作用力F2

 

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一质量m2.0kg的小物块从斜面底端,以一定的初速度冲上倾角为37°的足够长固定斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机画出了小物块上滑过程的速度-时间图线,如图所示。(取sin37°0.6cos37°0.8g10m/s2)求:

1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;

2)小物块与斜面间的动摩擦因数;

3)小物块在斜面上运动的时间。

 

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图甲是验证机械能守恒定律的装置,气垫导轨上安装了12两个光电门,滑块上固定一竖直遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行.

1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度为_____mm.

2)在调整气垫导轨水平时,滑块不挂钩码和细线,接通气源后,给滑块一个初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间.为使气垫导轨水平.可采取的措施是______.

A.调节P使轨道左端升高一些        B.调节P使轨道左端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些        D.滑块的质量增大一些

3)正确进行实验操作,测出滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m,遮光条的宽度用d表示,已知重力加速度为g.现将滑块从图示位置由静止释放.

①若滑块经过光电门2时钩码未着地,测得两光电门中心间距L,由数字计时器读出遮光条通过光电门12的时间分别为t1t2,则验证机械能守恒定律的表达式是_____.

②若滑块经过光电门2时钩码已着地,为验证机械能守恒定律,已测得钩码初始位置离地的髙度h,还需测量的一个物理量是_____.

 

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