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如图所示,直角坐标系xOy平面的第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场;M是r轴上...

如图所示,直角坐标系xOy平面的第象限内存在沿y轴负方向的匀强电场;Mr轴上的一点,在第IV象限内过M点的虚线平行于y轴,在虚线右方区域存在方向垂直于坐标平面的矩形有界匀强磁场(图中未画出),其他区域既无电场也无磁场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上坐标为(0L)的P点,以平行于x轴方向的初速度v0射人电场,并恰好从M点离开电场进人磁场区域,粒子从磁场区域射出后,恰好通过y轴上坐标为(0,-3L)的Q点,且粒子通过Q点时的速度方向与y轴负方向间的夹角θ=30°,粒子射出磁场区域时的位置也在第象限的虚线上。粒子重力不计。求;

(1)匀强电场的电场强度大小E以及M点到坐标原点O的距离x

(2)匀强磁场的磁感应强度大小B和方向;

(3)矩形磁场区城的最小面积Smin

 

(1),;(2),方向垂直于坐标平面向外;(3) 【解析】 (1)粒子的运动轨迹如图所示,由几何关系可知,粒子通过M点时的速度v与MN的夹角为θ 粒子离开电场时,沿电场方向的速度大小为: 粒子在电场中运动的加速度大小为: 粒子沿电场方向做匀变速直线运动,有: 解得: 粒子在电场中运动的时间为: 又: 解得: (2)由左手定则可知,匀强磁场的方向垂直于坐标平面向外 由几何关系,带电粒子在匀强磁场区域做匀速圆周运动的半径为: r=MN 又: 解得: r=L 由(1)可得: 洛伦兹力提供粒子在匀强磁场区域内做圆周运动所需的向心力,有: 解得: (3)由几何关系可知,最小矩形对应的长和宽分别为: 又: 解得:  
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如图所示,质量M=2kg(含挡板)的长木板静止在足够大的光滑水平面上,其右端挡板固定一劲度系数k=225N/m的水平轻质弹簧,弹簧自然伸长时,其左端到木板左端的距离L=1.6m,小物块(视为质点)以大小v0=10m/s的初速度从木板的左端向右滑上长木板,已知物块的质量m=0.5kg,弹簧的弹性势能Ep=kx2(其中x为弹簧长度的形变量),弹簧始终在弹性限度内,取g=10m/s2

(1)若木板上表面光滑,求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能Epm

(2)若木板上表面粗糙,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,请判断物块是否会压缩弹簧,若物块不会压缩弹簧,求最终物块到木板左端的距离s;若物块会压缩弹簧,求弹簧的最大形变量xm

 

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某物理兴趣小组欲描绘标有“2.8V1.5W”字样的小灯泡的伏安特性曲线,实验室可供选用的器材如下:

A.电压表(量程为3V,内阻约为3kΩ);

B.电压表(量程为15V,内阻约为15kΩ);

C.电流表(量程为100mA,内阻约为2.5Ω);

D.电流表(量程为0.6A,内阻约为0.2Ω);

E.滑动变阻器(3A);

F.蓄电池(电动势为4V,内阻不计);

G.开关S、导线若干。

为了减小测量误差,要求灯泡两端电压从零逐渐增大到额定电压,请回答下列问题:

(1)电压表应选用_____(选填“A”“B”),电流表应选用___(选填“C”或“D”);

(2)请补充完成图甲中实物间的连线_______

(3)小组同学在器材选择正确的情况下,按正确操作进行实验,调节滑动变阻器,通过测量得到该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,根据该图线可知,灯泡的电阻随灯泡两端电压的增大而____(选填“增大”、“减小”或“不变”);

(4)若将此灯泡与电动势为6V、内阻为12Ω的电池相连,则此灯泡消耗的电功率为___W(结果保留两位有效数字)。

 

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某实验小组利用图示装置探究小车的加速度与力、质量的关系。

(1)关于本实验,平衡摩擦力时,下列说法正确的是___________

A平衡摩擦力时,应取下系在小车上的细绳和小车后面的纸带

B.平衡摩擦力时,应取下系在小车上的细绳,但小车后面的纸带必须连接

C.每次改变小车的质量时,需要重新平衡摩擦力

(2)某次实验中,小组同学采用正确的实验步骤后,根据得到的一条纸带算出小车的加速度大小为a,若钩码的质量为m,重力加速度大小为g,认为钩码受到的重力即为小车受到的合力,则小车的质量M=____________;该结果____________(选填“大于”“小于”或“等于”)小车的实际质量。

 

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如图甲所示,空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出),足够长的两根光滑平行导轨水平固定,垂直导轨水平放置一根匀质金属棒。从t=0时刻起,棒上通有如图乙所示的交变电流(图甲中I所示方向为电流的正方向)。若安培力F、加速度a、速度v均以水平向右为正方向,x0为金属棒在0~T时间内的位移大小,Ek为金属棒的动能,则下列四幅图中,可能正确的是(  )

A.

B.

C.

D.

 

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质量为2kg的物体做匀变速直线运动,从运动开始计时,在时间t内的平均速度满足=1+t(各物理量均为国际单位)。下列说法正确的是(  )

A.物体的初速度大小为1m/s

B.物体的加速度大小为1m/s2

C.3s末,物体的动能为49J

D.3s末,物体所受合力做功的功率为14W

 

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