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如图所示的平面直角坐标系,在、的区域内存在沿轴正方向的匀强电场,在、的区域内存在...

如图所示的平面直角坐标系,在的区域内存在沿轴正方向的匀强电场,在的区域内存在方向垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。现有一质量为、带电荷量为的质子(重力不计)从上某点沿轴正方向进入磁场。

(1)若要求该质子进入磁场后,能垂直于轴进入电场,则其进入磁场时的速度大小与进入磁场位置的轴坐标值应满足什么关系?

(2)若该质子从处进入磁场,并且垂直轴进入电场,最后从坐标为的点离开电场,求电场的电场强度大小

(3)若该质子从处进入磁场,并且垂直x轴进入电场,质子在磁场和电场中运动的时间相等,求质子在电场中运动的过程中电场力做的功。

 

(1);(2);(3) 【解析】 (1)质子在磁场中做匀速圆周运动,根据几何知识可知圆心在原点处,根据洛伦兹力提供向心力有 所以质子进入磁场时的速度的表达式为 (2)由(1)可知质子从处进入磁场时的速度大小 质子垂直轴进入电场中后做类平抛运动,在轴方向上有 在轴方向上有 并且 联立解得 (3)质子进入磁场时的速度大小 质子在磁场中的运动时间 质子进入电场后沿轴正方向做匀加速运动,有 解得电场强度大小 质子在电场中运动,电场力做的功  
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如图所示,在竖直平面内轻质绝缘细绳一端固定在点,另一端连接一可视为质点的小球,小球质量为,所带电荷量为。初始时小球静止在匀强电场中的点,此时细绳拉力为。轻质绝缘细线的长度为,重力加速度为

(1)求匀强电场的电场强度

(2)两点的电势差

(3)点给小球水平向右的初速度,小球在竖直面内做圆周运动,求小球运动到点时细绳拉力的大小。

 

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如图所示,足够长的两光滑导轨及两导轨所在平面与水平面均成角,导轨间距,导轨间接有的电阻和电压传感器。电阻、质量的金属棒由静止开始滑动,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小,重力加速度

(1)请判别通过金属棒的电流方向及电势的高低;

(2)求金属棒能达到的最大速度;

(3)由静止释放金属棒沿导轨经过的距离时速度达到最大值,求这一过程中金属棒产生的焦耳热(结果保留三位有效数字)。

 

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如图所示为某型号气垫船,其总质量为,装有额定输出功率为的燃气轮机。若该气垫船由静止开始做匀加速直线运动,当速度为时,燃气轮机达到额定输出功率,之后保持该功率不变继续运动距离,达到最大速度匀速运动,假设整个过程中气垫船所受阻力恒为,重力加速度。求:

(1)燃气轮机提供的最大牵引力;

(2)整个过程气垫船的最大速度;

(3)气垫船由静止开始到最大速度过程所经历的时间。

 

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某研究性课题小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件来进行研究,一是电阻(约为),二是手机的锂电池(电动势标称值为,允许最大放电电流为)。在实验室备有如下实验器材:

A.电压表(量程,内阻约为

B.电流表(量程,内阻

C.电流表(量程,内阻约为

D.滑动变阻器,额定电流

E.电阻箱

F.开关一个、导线若干

. .

(1)为了测定电阻的阻值,小组的一位成员设计了如图甲所示的电路原理图,电源用待测的锂电池,则电流表应该选用_________(填“”或“”);他用电压表的读数除以电流表的读数作为的测量值,则测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。

(2)小组的另一位成员,设计了如图乙的电路原理图来测量锂电池的电动势和内阻。在实验中,他多次改变电阻箱阻值,取得多组数据,画出了图象为一条直线(如图丙),则该图象的函数表达式为______________,由图可知该电池的电动势________

 

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小明利用如图甲所示的实验装置测量了滑块与水平桌面之间的动摩擦因数,实验操作如下:

a.用游标卡尺测量了挡光片的宽度,用天平依次测量了滑块(含挡光片)和重物的质量

b.将两光电门固定在水平桌面上,用米尺测量了两光电门之间的距离

c.将滑块由图中的位置无初速释放,滑块依次经过光电门A、光电门B时的挡光时间分别为

d.多次改变滑块和重物的质量,记录多组实验数据,进行数据处理。

重力加速度为,请回答下列问题:

(1)用游标卡尺测量了挡光片的宽度,如图乙所示,则该挡光片的宽度______

(2)用以上测量的物理量字母表示滑块的加速度,则____________,如果,则滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为__________(用表示)。

 

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