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某空间科研人员设计了一个“太空粒子探测器”,装置如图所示,有径向电场、偏转磁场、...

某空间科研人员设计了一个“太空粒子探测器”,装置如图所示,有径向电场、偏转磁场、金属板三部分组成.径向电场两电极AB间的电势差为U,大小可调,电场强度方向均指向点,电极A上可以收集到来自宇宙空间的带电粒子.离子从静止状态经径向电场加速后均从点飞入磁场.磁场边界为半圆形,圆心为O,半径为R,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,;半圆形金属板CD与磁场上边界重合,CD连线与磁场下边界重合,和电阻R串联后接地,离子到达金属板后电荷会经过导线流入大地.已知电子的电荷量为e,不考虑粒子间相互作用和离子得重力.

1)当时,P点收集到的粒子可以打到金属板的D点,求粒子的比荷

2)当时,P点收集到的粒子在磁场中偏转后可以打到金属板的Q点,若Q点到圆心O的连线QO与半径OD60°角,求k的值;

3)现将径向电场沿水平方向向右移动,使得与磁场圆心O重合,现电极A上均匀地收集到粒子,单位时间内分别有N粒子从O点进入磁场,当两极间电势差时,求通过电阻R的电流I

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)在径向电场中由动能定理有 粒子恰打在D点,由几何关系粒子做匀速圆周运动的半径为 洛仑兹力提供向心力为 联立可得 (2)在电场中加速,有 由几何关系,在△O2OQ中: 解得: 洛仑兹力提供向心力为 联立解得: (3)若将径向电场沿水平方向向右移动,使得O1点与磁场圆心O重合,当两板间的电压为时,进入电场加速后的速度由动能定理可求出从O点进入磁场的速度 进入磁场的半径 由几何关系得与水平向右方向成到 刚好打到金属板上.粒子单位时间内打到金属板的粒子数为 同理粒子进入电在磁场中的半径由几何关系得与水平方向成到 刚好打到金属板上,粒子单位时间内打到金属板的粒子数为 则通过电阻R上的电流  
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某同学在学习电磁感应后,认为电磁阻尼能够承担电梯减速时大部分制动的负荷,从而减小传统制动器的磨损.如图所示,是该同学设计的电磁阻尼制动器的原理图.电梯箱与配重质量都为M,通过高强度绳子套在半径的承重转盘上,且绳子与转盘之间不打滑.承重转盘通过固定转轴与制动转盘相连.制动转盘上固定了半径为的内外两个金属圈,金属圈内阻不计.两金属圈之间用三根互成的辐向导体棒连接,每根导体棒电阻均为R.制动转盘放置在一对励磁线圈之间,励磁线圈产生垂直于制动转盘的匀强磁场(磁感应强度为B),磁场区域限制在辐向角内,如图阴影区所示.若电梯箱内放置质量为m的货物一起以速度v竖直上升,电梯箱离终点(图中未画出)高度为h时关闭动力系统,仅开启电磁制动,一段时间后,电梯箱恰好到达终点.

(1)若在开启电磁制动瞬间,三根金属棒的位置刚好在图所示位置,则此时制动转盘上的电动势E为多少?此时ab之间的电势差有多大?

(2)若忽略转盘的质量,且不计其它阻力影响,则在上述制动过程中,制动转盘产生的热量是多少?

(3)若要提高制动的效果,试对上述设计做出二处改进.

 

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1)在探究单摆周期与摆长的关系实验中,测量单摆的周期时,图中_____(”)作为计时开始与终止的位置更好些.

(2)一位同学在做探究单摆周期与摆长关系的实验时,进行了如下步骤:

A.组合单摆:选择相应器材组成单摆,并用铁夹将绳的上端固定;

B.测摆长 l:用米尺量出摆线的长度;

C.测周期 T:将摆球拉起一个小角度,然后放开,在放手的同时按下秒表开始计时,测量单摆 50 次全振动的时间 t,算出单摆的周期 T

D.将所测得的 l 和 T 填入表格,分析数据得出单摆的周期和摆长的关系.从上面操作步骤中找出两处错误的地方,写出该步骤的字母,并加以改正:______________________

_____________________

(3)如图是《物理选修 3-5》第十六章第一节中实验“探究碰撞中的不变量”推荐的参考案例一.则下列判断正确的是_______

A.利用气垫导轨可以忽略滑块与导轨接触面间的摩擦力,保证两滑块系统外力和为零

B.利用气垫导轨可以很容易保证两个滑块的碰撞是一维的

C.利用光电计时装置可以迅速测量计算得到两个滑块碰撞前后的速度

D.该碰撞过程中,两滑块的动能和不变

 

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如图所示,AB为水平绝缘粗糙轨道,动摩擦因数为0.2,AB距离为3m;BC为半径r=lm的竖直光滑绝缘半圆轨道;BC的右侧存在竖直向上的匀强电场.一质量m=lkg,电量q=10-3C的带电小球,在功率P恒为4W的水平向右拉力作用下由静止开始运动,到B点时撤去拉力.已知到达B点之前已经做匀速运动,求:

(1)小球匀速运动的速度大小

(2)小球从A运动到B所用的时间

(3)为使小球能沿圆轨道从B点运动到C点,匀强电场的电场强度E的大小范围?

(4)是否存在某个电场强度E,使小球从C点抛出后能落到A?请说明理由.

 

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不少城市推出了礼让斑马线的倡议.有一天,小李开车上班,以72kmh的速度在一条直路上行驶,快要到一个十字路口的时候,小李看到一位行人正要走斑马线过马路.以车子现行速度,完全可以通过路口而不撞上行人.经过1s时间的思考,小李决定立即刹车,礼让行人.经过4s的匀减速,汽车刚好在斑马线前停下.设汽车(包括驾驶员)质量为1500kg.

(1)求汽车刹车时的加速度;

(2)求汽车刹车时受到的合力大小;

(3)驾驶员看到行人时汽车离斑马线的距离.

 

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某同学要测量水果电池和干电池的电动势和内阻:

(1)他先用多用电表直流电压档粗测电动势,如图所示,其中测得水果电池的电动势为______V

(2)他选择图的电路进一步测量水果电池的电动势和内阻,请在图中选择器件并连接成电路,画在答卷上____

(3)他用图象处理数据,数据点已描好,请完成连线___,把求出的水果电池的电动势和内阻值填在答卷上______

 

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