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如图所示,在x轴上方有一竖直向下的匀强电场区域,电场强度大小为E=60V/m。x...

如图所示,在x轴上方有一竖直向下的匀强电场区域,电场强度大小为E=60V/mx轴下方分布有多个磁感应强度大小为B=1T的条形匀强磁场区域,其宽度均为d1=3cm,相邻两磁场区域的间距为d2=4cm。现有一质量为m=6×10-13kg,电荷量为q=1×10-8C的带正电粒子(不计重力)。

(1)将带电粒子从y轴上坐标为y1处以平行于x轴的某一初速度射入电场区域,带电粒子运动经过x轴上坐标值为x1Q点时,速度方向与x轴正方向的夹角为60°,且刚好不会穿出第一个匀强磁场区域,求y1x1

(2)若粒子从y轴上坐标为(050cm)的点处由静止释放,求自释放到粒子第二次过x轴的时间。

 

(1)y1=37.5cm,x1=25cm;(2)1.28×10-3s。 【解析】 (1)刚好不会穿出第一匀强磁场区域,画出运动的轨迹如图, 由几何关系 R(1-cos60°)=d1 解得 R=2d1=6cm 带电粒子在匀强磁场中运动,洛伦兹力提供向心力 解得 v=1×103m/s 带电粒子经过Q点时沿y轴方向的分速度 vy=vsin660°=5×102m/s 由 联立解得 y1=0.375m=37.5cm 带电粒子经过Q点时沿x轴方向的分速度 vx=vcos60°=5×102m/s 由解得 t=5×10-4s x1=vxt=5×102×5×10-4m=25cm (2)当带电粒子从y2=50cm的位置由静止释放后先在电场中加速,加速时间t1满足 解得 t1=1×10-3s 设粒子进入磁场时的速度大小为v2,在磁场中做圆周运动的轨道半径为R2,由动能定理有 解得 v2=1×10m/s 由 解得 R2=6cm 根据带电粒子在空间运动的轨迹可知,它最低能进入第二个磁场区域,带电粒子经过第一个无磁场区域时运动方向与x轴的夹角θ满足 解得 θ=60° 利用几何关系可知,带电粒子在磁场区域运动的总时间为半个圆周的运动时间 s 带电粒子在无磁场区域的路程为 运动时间 s 带电粒子自释放到第二次过x轴的时间 t=t1+t2+t3=1.28×10-3s  
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如图所示,由10根长度都是L的金属杆连接成的一个字型的矩形金属框abcdefgh,放在纸面所在的平面内。有一个宽度也为L的匀强磁场,磁场边界跟de杆平行,磁感应强度的大小是B,方向垂直于纸面向里,金属杆ahbgcfde的电阻都为r,其他各杆的电阻不计,各杆端点间接触良好。现用水平向右的外力F,以速度v匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉,从de杆刚进入磁场瞬间开始计时,求:

1de刚进入磁场时ah中的电流强度大小和方向。

2de进入磁场时,作用在de上的外力F大小。

3)从开始计时到ah离开磁场的过程中,电流在de杆上做的功。

4)从开始计时到ah刚进入磁场的过程中,通过ah某一横截面总的电荷量q

 

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如图甲所示,半径为R=0.45 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,B点为轨道最低点,在光滑水平面上紧挨B点有一静止的平板车,其质量M=5 kg,长度L=0.5 m,车的上表面与B点等高,可视为质点的物块从圆弧轨道最高点A由静止释放,其质量m=1 kgg10 m/s2.

(1)求物块滑到B点时对轨道压力的大小;

(2)若平板车上表面粗糙,物块最终没有滑离平板车,求物块最终速度的大小;

(3)若将平板车固定且在上表面铺上一种动摩擦因数逐渐增大的特殊材料,物块在平板车上向右滑动时,所受摩擦力Ff随它距B点位移L的变化关系如图乙所示,物块最终滑离了平板车,求物块滑离平板车时的速度大小.

 

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用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:

电池组E电动势3V,内阻不计

电流表A1量程0—10mA,内阻约为40Ω-60Ω

电流表A2量程0—500μA,内阻为1kΩ

滑动变阻器R1阻值范围0—20Ω,额定电流2A

电阻箱R2阻值范围0—9999Ω,额定电流1A

电键S、导线若干

要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值,请回答下面问题:

(1)上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表进行测量, 请在方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中表明器材代号________

(2) 实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω,再调节滑动变阻器R1,两表的示数如图所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是_______μA,测得待测电阻Rx的阻值是__________

 

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为了探究加速度与力、质量的关系,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置,小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器质量,丙图中M包括小车和与小车相连的滑轮质量),钩码总质量用m表示.

1)三组实验中需要平衡小车与长木板间摩擦力的是_________;(用甲、乙、丙表示)

2)三组实验中需满足M>>m的是_________

3)若采用图甲所示方法研究在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系M为小车总质量(其中小车自身质量用M0表示,车上所加砝码质量用m0表示)所画出的实验图象如图所示.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,则小车受到的拉力为F=____,小车的质量为M0=_______

 

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D是一只理想二极管(a正极:电流只能从a流向b,而不能从b流向a)。平行板电容器AB两极板间有一电荷在P点处于静止。以E表示两极板间电场强度,U表示两极板间电压,Ep表示电荷在P点电势能。若保持极板B不动,将极板A稍向上平移则(  )

A.E变小 B.U变大 C.Ep不变 D.电荷仍保持静止

 

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