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如图直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限内存在场强为E,沿x轴负方向的匀强电场,第Ⅱ、Ⅲ...

如图直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限内存在场强为E,沿x轴负方向的匀强电场,第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为qq>0)的带电粒子,从Pll)处由静止开始运动,第1次通过x轴时沿y轴负方向。不计粒子重力。求:

1)匀强磁场的磁感应强度大小;

2)粒子第3次经过y轴时的纵坐标;

3)通过计算说明粒子离开P点后能否再次经过P点。

 

(1);(2);(3)以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点,证明见解析。 【解析】 (1)设粒子经第Ⅰ象限的电场加速后,到达y轴时的速度为,根据动能定理 ① 由左手定则可以判断,粒子向-y方向偏转,如图所示: 由几何关系知,粒子在磁场中运动的半径为② 由牛顿第二定律得: ③ 由①②③得:④ (2)粒子第2次经过x轴时,速度沿+y方向,位置坐标为⑤ 粒子在电场中做类平抛运动,经历的时间,第3次经过y轴时,轨迹如图 ⑥ ⑦ ⑧ 由①⑤⑥⑦⑧得 (3)粒子第2 次离开电场时,根据动能定理有: 解得,θ=45° 粒子第2次进入磁场时做圆周运动的半径R2,根据半径公式可得: 第三次进入电场是从坐标原点O处沿与x轴正向45°角斜向上方向。由类平抛对称性可知,粒子运动的横坐标为l时,纵坐标的值为2l,可知本次不会经过P点。 粒子将从y=4l处第3次离开电场, 第3次通过磁场后从y=2l处与+x方向成45°角斜向上第4次过电场,不会经过P点。 以后粒子的轨迹逐渐向上不会再次经过P点。  
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考点分析:
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如图所示,倾角θ=37°,间距L=0.1m的足够长光滑金属导轨底端接有阻值R=0.16Ω的电阻,不计其它电阻。质量m=1kg的金属棒ab始终垂直导轨。以O为原点,建立如图所示方向沿导轨向上的坐标轴x。在0.2m≤x≤0.8m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下从x=0处由静止开始沿斜面向上运动,其速度v与位移x满足v=kx,加速度a与速度v满足a=kvk值为k=5s-1。当棒ab运动至x1=0.2m处时,电阻R消耗的电功率P=0.16W。重力加速度为g=10m/s2。(sin37°=0.6)求:

1)磁感应强度B的大小;

20≤x≤0.8m范围内外力F随位移x变化的关系式;

3)在棒ab穿过磁场运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q

 

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如图所示,在光滑水平面上A点固定一个底端有小孔的竖直光滑圆弧轨道,圆轨道与水平面在A点相切。小球甲用长为L的轻绳悬挂于O点,O点位于水平面上B点正上方L处。现将小球甲拉至C位置,绳与竖直方向夹角θ=60°,由静止释放,运动到最低点B时与另一静止的小球乙(可视为质点)发生完全弹性碰撞,碰后小球乙无碰撞地经过小孔进入圆弧轨道,当小球乙进入圆轨道后立即关闭小孔。已知小球乙的质量是甲质量的3倍,重力加速度为g

1)求甲、乙碰后瞬间小球乙的速度大小;

2)若小球乙恰好能在圆轨道做完整的圆周运动,求圆轨道的半径。

 

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据统计我国每年高速路上20%的事故都是因为疲劳驾驶,尤其是重型卡车发生交通事故造成的后果更为严重。国内某品牌汽车率先推出AEBS系统,通过雷达和摄像头判断车距,当车距小于安全距离自动启动制动系统,并通过车内警报提醒驾驶员保持清醒。某次测试中汽车以速度v0=18m/s匀速前进,通过传感器和激光雷达检测到正前方58m处有静止障碍物,系统立即向驾驶员发出警告并自动采取制动措施,使车做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动,驾驶员2s后清醒,立即又采取紧急制动,使汽车做匀减速直线运动,恰好未与障碍物发生碰撞。求驾驶员采取紧急制动后汽车运动的时间。

 

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实验小组要测定一个电源的电动势E和内阻r。已知待测电源的电动势约为5V,可用的实验器材有:

待测电源;

电压表V1(量程03V;内阻约为3kΩ);

电压表V2(量程06V;内阻约为6kΩ);

定值电阻R1(阻值2.0Ω);

滑动变阻器R2(阻值020.0Ω);

开关S一个,导线若干。

1)实验小组的某同学利用以上器材,设计了如图甲所示的电路,MN是电压表,PQ分别是定值电阻R1或滑动变阻器R2,则P应是_________(选填R1R2)。

2)按照电路将器材连接好,先将滑动变阻器调节到最大值,闭合开关S,然后调节滑动变阻器的阻值,依次记录MN的示数UMUN

3)根据UMUN数据作出如图乙所示的关系图像,由图像得到电源的电动势E=_________V,内阻r=_________Ω。(均保留2位有效数字)

4)由图像得到的电源的电动势值_________(选填大于小于等于)实际值。

 

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实验小组要测定玻璃砖的折射率,实验室器材有:玻璃砖、大头针4枚(P1P2P3P4)、刻度尺、笔、白纸。

1)实验时,先将玻璃砖放到白纸上,画出玻璃砖的上、下两个表面aa,和bb,在白纸上竖直插上两枚大头针P1P2,如图甲所示,再插大头针P3P4时,要使_________

A. P3要插在P1P2的连线上

B. P3要挡住透过玻璃砖观察到的P1P2

C. P4要插在P2P3的连线上

D. P4要挡住P3和透过玻璃砖观察到的P1P2

2)作出光路如图乙所示,过C点作法线交玻璃砖于A点和C点,过O点延长入射光线交ACB点。设OA的长度为l1OB的长度为l2OC的长度为l3AB的长度为l4AC的长度为l5,为方便地测量出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的量至少有_________(选填l1l2l3l4l5),则计算玻璃砖折射率的表达式为n=_________.

 

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