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如图所示,边长为L的正方形abcd区域内,均分成相同的三个矩形区域,区域I内有大...

如图所示,边长为L的正方形abcd区域内,均分成相同的三个矩形区域,区域I内有大小为B1=B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,区域II内有方向竖直向上的匀强电场,区域三III内方向垂直纸面向里的匀强磁场.在纸面内有ab边的中点e沿于ab夹角为37°的方向,向磁场I内射入质量为m、电荷量为q的带负电的离子,经磁场偏转后,粒子以MN边夹角从37°的方向进入电场,然后垂直PQ又进入磁场III,粒子经磁场偏转后,恰好从PQ的中点射出磁场III而进入电场区域II.已知sin37°=0.6cos37°=0.8,不计粒子的重力.求:

1)粒子从e点射入的速度大小;

2)匀强电场电场强度的大小E及区域III中匀强磁场磁感应强度B2的大小;

3)当粒子再次进入区域II时,电场强度大小不变,方向反向,则粒子在abcd边界上出射点的位置离e点的距离及粒子在电场、磁场中运动的总时间.

 

(1) (2) , (3) , 【解析】 (1)粒子第一次经过MN的位置为f,由几何关系可知e、f连线与MN垂直.设粒子在区域I中做圆周运动的半径为r1,则r1cos= 解得 r1= 设粒子从e点射出的速度大小为v0,根据牛顿第二定律: qv0B=m 解得 v0= (2)设粒子第一次经过PQ时速度大小为v1,粒子在电场中的运动是类平拋运动的逆运动,粒子第一次在电场中运动的时间 粒子沿场强方向运动的位移: 根据运动学公式有: h1= 根据牛顿第二定律 qE=ma 解得 E= 粒子从g点进区域III时速度大小: v1=v0sin= 在区域III中做圆周运动的半径 r2= 根据牛顿第二定律: qv1B2 =m 解得区域III中磁场磁感应强度大小 B2= (3)粒子从PQ中点出射后在区域II、I中的运动是粒子从e到g过程的逆运动,如图所示, 因此粒子从ab边射出磁场时的位置在a、e间离e点的距离为 粒子在区域I中运动的时间 在区域III中运动的时间: 因此粒子在电场和磁场中运动的总时间为: t=t0+2t1+t2=  
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考点分析:
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发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MNPQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MNPQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度vv平行于MN)向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。求:

1)图12中棒ab受到的安培力F1F2

2)在t时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能;

3)请简述图1中,做功与能量变化的情况。

 

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如图,光滑固定斜面倾角为37°,一质量m0.1kg、电荷量q+1×10-6C的小物块置于斜面上的A点,A距斜面底端R的长度为1.5m,当加上水平向右的匀强电场时,该物体恰能静止在斜面上,重力加速度g10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8.求:

1)该电场的电场强度的大小;

2)若电场强度变为原来的一半,小物块运动到B点所需的时间和在B点的速度各是多少?

 

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如图,在平面直角坐标系xOy内,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,自y轴正半轴上处的M点,以速度垂直于y轴射入电场。经x轴上处的P点进入磁场,最后垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求:

 电场强度大小E

 粒子在磁场中运动的轨道半径r

 粒子在磁场运动的时间t

 

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如图所示,两块等大且平行正对的金属板水平放置,金属板间有竖直向下的匀强电场,电场强度大小为。以下板金属板的中轴线为x,金属板右侧第一象限内存在一足够大的匀强磁场。现有一重力不计的绝缘带电粒子, 质量为m,带电荷量为-q,从下金属板上表面的电场中坐标位置(-L,0)处以初速度v0沿x轴正方向开始运动。

求:(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标(L表示)以及带电粒子进人磁场时的速度大小;

(2)若要使带电粒子能垂直打到x轴上,计算匀强磁场的磁感应强度B的大小。

 

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如图甲所示,质量为M=2kg的足够长的平板车放在光滑的水平面上,质量为m=1kg的物块放在平板车的右端,物块与平板车均处于静止,现给平板车一个水平向右的推力,推力F随时间t变化的规律如图乙所示,推力F作用t=0.6s后撤去,最终物块与平板车一起向前做匀速直线运动.已知物块与平板车之间的动摩擦因素为μ=0.4,重力加速度g=10m/s,求:

1)推力F作用的瞬间,平板车的加速度大小;

2)推力F做的功;

3)物块与平板车因摩擦产生的热量(结果保留三位有效数字).

 

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