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如图甲所示,真空中有间距为2R、长度为4R的水平平行金属板M和N,其间有一半径为...

如图甲所示,真空中有间距为2R、长度为4R的水平平行金属板MN,其间有一半径为R的圆形区域(虚线圆所围)内存在水平匀强磁场,磁场方向与纸面垂直。两板间的中心线O1O3与磁场区域的圆心O在同一水平线上。开始一段时间在金属板MN间加上一恒定电压(记为+U0),让一电荷量为+q、质量为m的质点,从圆形区域最低点P以某一初速度(记为v0)沿指向圆心O的方向进入圆形区域后,恰好做圆周运动并从圆形区域的O2点飞出(此时刻记为t=0)。此后,MN板间电压UMN按如图乙所示变化,最后质点刚好以平行于N板的速度从N板的右边缘飞出。忽略平行金属板两端的边缘效应,重力加速度为g,问:

1U0 T0各多大?

2v0多大?

3)圆形区域内磁场的磁感应强度B多大?

4)若在图乙中的t=时刻,将该质点从两板间的O3点沿中心线O3O1的方向以速率v0射入,质点进入圆形区域后,MN间的电压又恢复为+U0并保持不变,质点第一次到达圆形区域的边界处记为P,则P点到P点的距离多大?

 

(1);(2)(3)(4)2R 【解析】 (1)粒子自点进入圆形磁场区域恰好做圆周运动,从点飞出磁场,必是水平飞出一定有: 得: 且带电质点运动的半径必为 又 ① 由图象知:每个周期的前半周期,竖直方向的加速度满足 得 ,方向竖直向上 每个周期的后半周期,竖直方向的加速度满足 得 方向竖直向下, 由上述结果及题意“质点刚好以平行于板的速度从板的右边缘飞出”,意味着飞出平行板的时间一定是周期的整数倍,即 竖直方向: 得 ; (2)水平方向: 得 (3)代入①得 (4)当质点以速度沿向左射入电场时,经分析,则该质点恰好从射入磁场,且进入磁场的速度仍为,由于的电势差又恢复为,质点的重力和电场力平衡,在洛伦兹力作用下:运动的轨道半径 经圆轨道恰好到达圆的最高点(即点正上方的圆上),即  
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如图所示,长l=0.8m的细线上端固定在O点,下端连着质量m=0.5kg的小球(可视为质点),悬点O距地面的高度H=3.8m,开始时将小球提到O点由静止释放,小球自由下落到使细线被拉直的位置后,在Δt=0.01s的时间内将细线拉断,再经过t=0.6s小球落到地面,忽略Δt内小球的位置改变,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:

1)细线刚要被拉直时,小球的速度大小v1

2)细线被拉断后瞬间,小球的速度大小v2

3)细线由刚拉直到刚断裂过程中(即Δt时间内)细线的平均张力大小FT

 

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实验小组需要组装一个单量程的欧姆表,所给电源的电动势约为3.0V,内阻较小但不可忽略,除了导线足够多外,其他可供选择的主要器材有:

电流表A1:量程0300μA,内阻1000.0Ω

电流表A2:量程03mA,内阻100.0Ω

变阻器R1:阻值范围0500Ω

变阻器R2:阻值范围01200Ω

1)在图甲的方框内完成组装欧姆表的电路图(要标明所选电流表和变阻器的代号);

______

2)电流表的表盘刻度分为3等分大格(每大格还等分了10小格),如图乙所示,其中0为电流表的零刻度。由于电源电动势的值不确切,实验小组想进一步精确测量组装好的欧姆表正常工作时的总内阻(即图甲虚线框内的电阻)R和所给电池的电动势E。他们利用一电阻箱,在完成欧姆表的机械调零和欧姆调零后,再把电阻箱两接线柱分别接在红、黑表笔上并只调节电阻箱。当电阻箱阻值为500.0Ω时,指针指在刻度线B上;当电阻箱阻值为1000.0Ω时,指针指在中值刻度线上。由此可知,R=____E=_______V

3)改装好的欧姆表的表盘上,刻度C表示的电阻值为_____,刻度A表示的电阻值为_______

 

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利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图甲所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断。MN为水平木板,测得摆长(即悬点O到小球球心的距离)为L,悬点到木板的距离=hhL),已知重力加速度为g,小球的大小可忽略。

1)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,测得=x0,则小球此次做平抛运动的初速度v0________

2)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与 竖直方向的夹角θ,小球落点与点的水平距离x将随之改变,x2为纵坐标、经多次实验,以cosθ为横坐标,得到如图乙所示的图象。则当θ=时,x________m;若摆长L=1.0m,悬点到木板的距离________m

 

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质量为m、电荷量为+q的物块以初速度v0 进入两水平平行绝缘木板ab之间,木板足够长,处在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,两板间距略大于物块高度,物块与两板间的动摩擦因数均为μ。在运动过程中物块的电荷量不变,且经历变速运动后物块最终处于平衡状态。已知重力加速度为g,则从开始运动到最终处于平衡状态,物块克服摩擦力做的功可能为

A.0 B.mv02 C.mv02 D.

 

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空间有平行于梯形区域abcd的匀强电场,已知梯形的∠a=,∠c和∠d均为直角,且上底bc=2cm、下底ad=4cm,并知abc三点的电势分别为4V8V10V。将一电荷量q=-2×105C的点电荷从a点开始沿abcd路线移动,则下列判断正确的是

A.梯形区域的下底ad中点的电势为6V

B.该匀强电场的场强大小为V/m

C.该点电荷在c点的电势能为+2×105J

D.该点电荷从a点移到d点过程中,电场力对它做功为+8×105J

 

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