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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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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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科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10–9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol–1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字)

 

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下列说法中正确的是______

A.压缩气体需要做功,说明气体分子间存在斥力

B.草叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用

C.阳光下看到细小的尘埃飞扬,是固体颗粒在空气中做布朗运动

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