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如图所示,在边界OP、OQ之间存在竖直向下的匀强电场,直角三角形abc区域内存在...

如图所示,在边界OPOQ之间存在竖直向下的匀强电场,直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。从O点以速度v0沿与Oc60°角斜向上射入一带电粒子,粒子经过电场从a点沿ab方向进人磁场区域且恰好没有从磁场边界bc飞出,然后经acaO之间的真空区域返回电场,最后从边界OQ的某处飞出电场。已知Oc=2Lac=Lac垂直于cQ,∠acb=30°,带电粒子质量为m,带电量为+g,不计粒子重力。求:

(1)匀强电场的场强大小和匀强磁场的磁感应强度大小;

(2)粒子从边界OQ飞出时的动能;

(3)粒子从O点开始射入电场到从边界OQ飞出电场所经过的时间。

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)从O点到a点过程的逆过程为平抛运动 水平方向: 竖直方向: 加速度: 可得: , , 粒子进入磁场后运动轨迹如图所示,设半径为r,由几何关系得, , 洛伦兹力等于向心力: 解得: 在磁场内运动的时间: . (2)粒子由真空区域进入电场区域从边界飞出过程,由动能定理得, 解得: (3)粒子经过真空区域的时间, . 粒子从真空区域进入电场区域到从边界飞出经过的时间为 , 解得: . 粒子从入射直至从电场区域边界飞出经过的时间 .  
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如图所示,间距为L、光滑的足够长的金属导轨(金属导轨的电阻不计)所在斜面倾角为,两根同材料、长度均为L、横截面均为圆形的金属棒 CD、PQ放在斜面导轨上,已知CD棒的质量为m、电阻为R,PQ棒的圆截面的半径是CD棒圆截面的2倍.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,两根劲度系数均为k、相同的弹簧一端固定在导轨的下端,另一端连着金属棒CD.开始时金属棒CD静止,现用一恒力平行于导轨所在平面向上拉金属棒PQ,使金属棒PQ由静止开始运动,当金属棒PQ达到稳定时,弹簧的形变量与开始时相同.已知金属棒PQ开始运动到稳定的过程中通过CD棒的电荷量为q,此过程可以认为CD棒缓慢地移动,已知题设物理量符合的关系式,求此过程中(要求结果均用mg、k、来表示):

(1)CD棒移动的距离;

(2)PQ棒移动的距离;

(3)恒力所做的功.

 

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如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图.其中包括电源E,开关S1S2,电阻箱R,电流表A,保护电阻Rx.该同学进行了如下实验步骤:

(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值,闭合S1S2,读出电流表示数为I,电阻箱读数为9.5 Ω,断开S2,调节电阻箱的阻值,使电流表示数仍为I,此时电阻箱读数为4.5Ω.则保护电阻的阻值Rx________Ω.(结果保留两位有效数字)

(2)S2断开,S1闭合,调节R,得到多组RI的数值,并画出图象,如图所示,由图象可得,电源电动势E________V,内阻r________Ω.(结果保留两位有效数字)

(3)本实验中,内阻的测量值________(填大于小于)真实值,原因是_____________

 

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用图甲所示的实验装置验证组成的系统的机械能守恒。从高处由静止开始下落,同时向上运动拉动纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带,其中0是打下的第一个点,每相邻两个计数点间还有4个未标出的点,计数点间的距离如图中所示。已知电源的频率为,取。完成以下问题。(计算结果保留2位有效数字)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度_____

(2)在打0~5点过程中系统动能的增加量______,系统势能的减少量_____,由此得出的结论是________________

(3)依据本实验原理作出的图像如图丙所示,则当地的重力加速度______

 

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在足够长的光滑绝缘水平台面上,存在有平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E。水平台面上放置两个静止的小球AB(均可看作质点),两小球质量均为m带正电的A球电荷量为QB球不带电,AB连线与电场线平行。开始时两球相距L,在电场力作用下,A球开始运动(此时为计时零点,即t 0),后与B球发生正碰,碰撞过程中AB两球总动能无 损失。若在各次碰撞过程中,AB两球间均无电荷量转移,且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力,则(  )

A.第一次碰撞结束瞬间B球的速度大小为

B.第一次碰撞到第二次碰撞B小球向右运动了2L

C.第二次碰撞结束瞬间B球的速度大小为

D.相邻两次碰撞时间间隔总为2

 

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如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kvF0k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有(  )

A. B. C. D.

 

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