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如图,离子源A产生的初速度为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速...

如图,离子源A产生的初速度为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场.已知HOdHS2d90°.(忽略粒子所受重力)

1)求偏转电场场强E0的大小以及HMMN的夹角φ

2)求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径;

3)若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S1处,质量为16m的离子打在S2处.求S1S2之间的距离以及能打在NQ上的正离子的质量范围.

 

(1);45°(2)(3) 【解析】 (1)正离子被电压为U0的加速电场加速后速度设为V1,设 对正离子,应用动能定理有eU0=mV12, 正离子垂直射入匀强偏转电场,作类平抛运动 受到电场力F=qE0、产生的加速度为a=,即a=, 垂直电场方向匀速运动,有2d=V1t, 沿场强方向:Y=at2, 联立解得E0= 又tanφ=,解得φ=45°; (2)正离子进入磁场时的速度大小为V2=, 解得 正离子在匀强磁场中作匀速圆周运动,由洛仑兹力提供向心力,qV2B=, 解得离子在磁场中做圆周运动的半径R=2; (3)根据R=2可知, 质量为4m的离子在磁场中的运动打在S1,运动半径为R1=2, 质量为16m的离子在磁场中的运动打在S2,运动半径为R2=2, 又ON=R2-R1, 由几何关系可知S1和S2之间的距离ΔS=-R1, 联立解得ΔS=4(-); 由R′2=(2 R1)2+( R′-R1)2解得R′=R1, 再根据R1<R<R1, 解得m<mx<25m.  
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考点分析:
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如图所示,平行板之间存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B10.20 T,方向垂直纸面向里,电场强度E11.0×105 V/mPQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘的xOy坐标系的第一象限内有一边界线OA,与y轴正方向间的夹角为45°,边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B20.25 T,边界线的下方有水平向右的匀强电场E2.一束电荷量q8.0×1019 C、质量m8.0×1026 kg的带正电粒子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(00.4m)的Q点垂直y轴射入磁场区,最后打到x轴上的C点.已知C的横坐标为xC0.6 m,求:

1)粒子在平行板间运动的速度v大小;

2)粒子进入电场时速度的方向和电场强度E2的大小;

3)现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度的大小,使粒子都不能打到x轴上,磁感应强度的大小B2应满足什么条件?

 

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如图所示,两平行金属导轨间距L=0.5 m,导轨与水平面成θ=37°.导轨上端连接有E=6 V、r=1 Ω的电源和滑动变阻器.长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好,金属棒的质量m=0.2 kg、电阻R0=1 Ω,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上.当滑动变阻器的阻值R=1 Ω时金属棒刚好与导轨间无摩擦力.g10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:

(1)此时电路中的电流I

(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为4 Ω时金属棒受到的摩擦力大小.

 

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如图所示,一足够长的斜面倾斜角度为,现有一个质量为0.4 kg,带电荷量的小球以初速度v0=5 m/s从斜面上A点竖直向上抛出.已知斜面所在的整个空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为,重力加速度g=10m/s2.试求:

(1)小球相对A所在水平面上升的最大高度H和小球再次落到与A在同一水平面的B(图上未标出)时,小球距离A点的距离LAB

(2)小球再次落到斜面上时,速度方向与水平向右电场方向夹角的正切值.

 

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某同学欲测量一电容器的电容,他采用高电阻放电法来测量,电路图如图甲所示.其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C.该实验的操作步骤如下:

1)先判断电容器的好坏,使用万用表的电阻挡进行测量,观察到万用表指针向右偏转较大角度,又逐渐返回到起始位置,此现象说明电容器是____(选填“好”、“坏”)的;

2)按如图甲所示电路原理图连接好实验电路,将开关S接通____(选填“1”、“2”),对电容器进行充电,调节可变电阻R的阻值,再将开关S接通另一端,让电容器放电,观察微安表的读数,直到微安表的初始指针接近满刻度;

3)此时让电容器先充电,记下这时的电压表读数U0=2.9V,再放电,并同时开始计时,每隔5 s10 s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中。根据表格中的12组数据,以t为横坐标,i为纵坐标,在乙图所示的坐标纸上描点(图中用“×”表示),请在图上作出电流i与时间t的曲线______;

4)根据以上实验结果和图象,算出该电容器的电容约为____F(结果保留两位有效数字).

 

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在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:

A.待测的干电池(电动势约为1.5 V,内电阻小于1.0 Ω )

B.电流表A1(量程0﹣3 mA,内阻Rg1=10 Ω)

C.电流表A2(量程0﹣0.6 A,内阻Rg2=0.1  Ω)

D.滑动变阻器R1(0﹣20 Ω,10 A)

E.滑动变阻器R2(0﹣200 Ω,l A)

F.定值电阻R0(990Ω)

G.开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的(a)、(b)两个参考实验电路,其中合理的是__图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选__(填写器材前的字母代号).

(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路,利用测出的数据绘出的I1I2图线(I1为电流表A1的示数,I2为电流表A2的示数,且I2的数值远大于I1的数值),但坐标纸不够大,他只画了一部分图线,则由图线可得被测电池的电动势E=__V,内阻r=__Ω.

(3)若图线与纵坐标轴的交点等于电动势的大小,则图线的纵坐标应该为_________

A.I1R0+Rg1)   B.I1R0   C.I2R0+Rg2)  D.I1Rg1

 

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