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如图所示,ab为一长度为l=1m的粒子放射源,释放出的粒子的比荷均为=1.6×1...

如图所示,ab为一长度为l=1m的粒子放射源,释放出的粒子的比荷均为=1.6×105C/kg,带电粒子的重力以及粒子之间的相互作用均可忽略.图中的虚线ef距离abh=1m,在虚线ef的上方存在垂直纸面向里的匀强磁场.以a点为坐标原点在纸面内建立坐标系,曲线ac的方程为y=x2,在曲线ac与放射源ab之间存在竖直向上的匀强电场,电场强度的大小为E1=2.0×102N/C,图中的虚线adefad左侧l=1m处有一长度也为h=1m的荧光屏MN,在图中adMN之间存在水平向左的匀强电场E2.某时刻放射源同时释放大量初速度为零的正粒子,则:

(1)ab中点释放的粒子到达虚线ef的速度为多大?

(2)若所有的粒子均从同一位置离开匀强磁场,则该磁场的磁感应强度B的大小是多少?

(3)在满足第(2)问的条件下,若所有的粒子均能打到荧光屏上,则E2的最小值以及与该值相对应的所有粒子中运动的最短时间为多少?(结果保留两位有效数字)

 

(1)4.0×103m/s (2)0.10T (3)5.7×10-4s 【解析】 (1)由题意得,由粒子放射源发射的粒子在电场E1中加速的位移满足 设粒子射出电场E1时的速度大小为, 由动能定理可得: 若粒子由ab的中点发射,则在电场中加速的位移为 m 联立解得 =4.0×103m/s (2)所有带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设半径为r, 由牛顿第二定律可得 结合(1)中式子可得 由此可知,当磁感应强度B一定时,轨道半径r与x成正比,当x趋近于零时,粒子微圆周运动的轨道半径趋近于零,即所有粒子经磁场偏转后都从d点射出磁场,且有2r=x=l 带入数据解得 B=0.10T (3)粒子从d点沿竖直向下的方向进入电场区域ad、MN后,该系列粒子均在电场力作用下做类平抛运动,若所有带电粒子均能打到荧光屏上,则从石点发射的粒子刚好运动到荧光屏上的N点,对应电场强发最小为,设该粒于由d点进入电场E2的初速度为,在电场E2中运动的时间为,加速度为. 在水平方向上有 在竖直方向上有 又根据牛顿第二定律得 将x=l=1m,y=h=1m代入以上各式整理可得 =8.0×102N/C 由题意得,在E2最小的情况下最先打在荧光屏上的粒子为从b点发射的粒子,设该粒于在场强大小为E1的电场中运动的时间为,在磁场中运动的时间为, 则有 在匀强磁场中转过的圆心角,则有 故该粒子所经历的总时间 ≈5.7×10-4s.  
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半径均为的四分之一圆弧轨道12如图所示固定,两圆弧轨道的最低端切线水平,两圆心在同一竖直线上且相距R,让质量为1kg的小球从圆弧轨道1的圆弧面上某处由静止释放,小球在圆弧轨道1上滚动过程中,合力对小球的冲量大小为,重力加速度g,求:

1)小球运动到圆弧轨道1最低端时,对轨道的压力大小;

2)小球落到圆弧轨道2上时的动能大小。

 

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如图所示的xOy平面直角坐标系内,在xa的区域内,存在着垂直于xOy平面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,位于坐标原点O的粒子源在xOy平面内沿各个方向发射速率相同的同种带正电的粒子.已知沿y轴正方向发射的粒子经时间t0恰好从磁场的右边界P(aa)射出磁场.不计粒子的重力与相互作用力,求:

(1)粒子的比荷;

(2)磁场右边界有粒子射出区域的长度。

 

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如图所示的电路中,定值电阻R=4Ω,电动机M的额定电压U=8V,内阻R0=1Ω,电源的电动势E=9V.不计电动机的摩擦损耗等,闭合开关S,电动机正常工作后,流过电动机的电流I1=2A.求:

(1)电源的内阻;

(2)电动机输出的机械功率.

 

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某同学用下列实验器材,测量一节电池的电动势和内阻.实验室提供的器材如下:

A.待测干电池一节

B.电流表A1(量程0.6 A,内阻1 Ω)

C.电流表A2(量程200 mA,内阻5Ω)

D.滑动变阻器R10~10 Ω)

E.电阻箱R20~999.9Ω)

F.开关

S.导线若干

1)实验中需要将电流表A2与电阻箱串联,改装一个量程为2 V的电压表,则电阻箱接入电路的电阻为_______Ω.

2)请根据提供的实验器材,设计测量电源电动势和内阻的实验电路,画在图甲中的方框内,在图中标明所用器材的符号,并用笔画线将图乙中的实物连接完整.

______

3)闭合开关前,图乙中的滑动变阻器的滑片应移到最________________(填)端.闭合开关,调节滑动变阻器,记录多组两个电流表的示数I1I2,作出I2-I1图象,如图丙所示,则由图象得到电源的电动势E=____________V,电源的内阻r= _______________Ω.

4)该实验_______ (填没有)由于电流表的内阻产生的系统误差.

 

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某同学用如图所示装置做验证力的平行四边形定则的实验。

1)如图甲所示,橡皮条的一端C固定在木板上,用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端(绳套和橡皮条的结点)拉到某一确定的O点。记录两个弹簧测力计的拉力的大小和方向;只用一个弹簧测力计,将结点仍拉到位置O.记录弹簧测力计的拉力的大小和方向;按照力的图示要求,作出拉力;根据力的平行四边形定则作出的合力F;如果没有操作失误,图乙中的F两力中,方向一定沿CO方向的是_____________.(填F

  

2)下列对实验的操作及说法正确的是____________.

A.每次拉伸橡皮条时,只要使橡皮条伸长量相同即可

B.描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些

C.两弹簧测力计拉力方向夹角越大误差越小

D.橡皮条对O点的拉力是合力,两弹簧测力计对O点的拉力是分力

3)实验中,用两个弹簧测力计同时拉时,两绳夹角小于90°,其中一个弹簧测力计示数接近量程,另一个弹簧测力计示数超过量程的一半。则这样的操作____________(填合理不合理),理由是___________________________________________________________________.

 

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