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如图甲所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强...

如图甲所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示),电场强度的大小为E0E00表示电场方向竖直向上.t0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点.Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g.上述dE0mvg为已知量.

1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小.

2)求电场变化的周期T.

3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值.

 

(1)(2)+(3) 【解析】 (1)微粒做直线运动,则 mg+qE0=qvB ① 微粒做圆周运动,则 mg=qE0 ② 联立解得 q=, (2)设微粒从N1点运动到Q点的时间为t1,做圆周运动的半径为R,周期为t2,则 =vt1 2πR=vt2 联立得 t1=,t2= 电场变化的周期 T=t1+t2=+ (3)若微粒能完成题述的运动过程,要求d≥2R得 R= 设微粒在N1Q段直线运动的最短时间为t1min,则有 t1min= 因t2不变,所以T的最小值 Tmin=t1min+t2=.  
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考点分析:
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如图甲所示,有一磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OP与水平方向夹角为θ=45°,紧靠磁场右上边界放置长为L、间距为d的平行金属板MN,磁场边界上的O点与N板在同一水平面上,O1O2为电场左右边界中点.在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向).某时刻从O点竖直向上以不同初速度同时发射两个相同的质量为m、电量为+q的粒子ab.结果粒子a恰从O1点水平进入板间电场运动,由电场中的O2点射出;粒子b恰好从M板左端边缘水平进入电场.不计粒子重力和粒子间相互作用,电场周期T未知.求:

1)粒子ab从磁场边界射出时的速度vavb

2)粒子aO点进入磁场到O2点射出电场运动的总时间t

3)如果金属板间交变电场的周期,粒子b从图乙中t=0时刻进入电场,求要使粒子b能够穿出板间电场时E0满足的条件.

 

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如图所示的坐标系内,以垂直于x轴的虚线PQ为分界线,左侧的等腰直角三角形区域内分布着匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,AC边有一挡板可吸收电子,AC长为d. 右侧为偏转电场,两极板长度为,间距为d. 电场右侧的x轴上有足够长的荧光屏. 现有速率不同的电子在纸面内从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场,电子能打在荧光屏上的最远处为M点,M到下极板右端的距离为,电子电荷量为e,质量为m,不考虑电子间的相互作用以及偏转电场边缘效应,求:

1)电子通过磁场区域的时间t

2)偏转电场的电压U

3)电子至少以多大速率从O点射出时才能打到荧光屏上.

 

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如图所示,水平轨道BC两端连接竖直的光滑圆弧,质量为2m的滑块b静置在B处,质量为m的滑块a从右侧圆弧的顶端A点无初速释放,滑至底端与滑块b发生正碰,碰后粘合在一起向左运动,已知圆弧的半径为R0.45 m,水平轨道长为L0.2 m,滑块与水平轨道的动摩擦因数μ0.1,重力加速度取g10 m/s2。求:

(1)两滑块沿左侧圆弧上升的最大高度h

(2)两滑块静止时的位置。

 

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如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体.活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,此时封闭气体的温度为T1.现通过电热丝缓慢加热气体,当气体吸收热量Q时,气体温度上升到T2.已知大气压强为p0,重力加速度为gT1 T2均为热力学温度,不计活塞与气缸的摩擦.求:

(1)活塞上升的高度;

(2)加热过程中气体的内能增加量.

 

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如图所示,倾角α30°的足够长光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一长L18 m、质量M 3 kg的薄木板,木板的最上端叠放一质量m1 kg的小物块,物块与木板间的动摩擦因数μ.对木板施加沿斜面向上的恒力F,使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动.设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g10 m/s2

1)为使物块不滑离木板,求力F应满足的条件;

2)若F375 N,物块能否滑离木板?若不能,请说明理由;若能,求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离.

 

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