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如图,两个水平宽度均为d=0.2m的相邻区域Ⅰ、Ⅱ存在磁场和电场,其中区域Ⅰ有匀...

如图,两个水平宽度均为d0.2m的相邻区域Ⅰ、Ⅱ存在磁场和电场,其中区域Ⅰ有匀强磁场,方向垂直纸面向外,磁感应强度B=0.1T,区域Ⅱ有水平向左的匀强电场E。某带正电微粒从区域Ⅰ的左侧某点射入磁场,入射速度大小v=103m/s,与水平方向成30°。已知微粒的比荷,不计重力。

(1)为了使微粒不从Ⅱ区域的右侧射出电场,匀强电场的电场强度E至少为多大;

(2)现将区域Ⅰ的磁感应强度改变为B'=0.2T,通过调节E的大小,微粒在整个场区运动的时间不同,求微粒从进入到射出场区的最长时间。(结果用根式表示)

 

(1)E=1.0×102V/m;(2) 【解析】 (1)粒子在磁场中做圆周运动,有 得: 代入数据解得: 由题知d=0.2m则 由几何关系得,粒子在磁场中圆运动的圆心在磁场的右边界线,粒子平行于电场射入电场,粒子运动轨迹如图所示 粒子进入电场时,初速度大小为v,粒子在电场中向右做匀减速直线运动,要使粒子不射出电场,粒子在电场中运动距离应小于d,考虑临界,由动能定理有 解得: 代入数据得: (2)当将磁感应强度变为B'时,有 代入数据得,微粒的运动半径为 由几何关系得,微粒运动的圆心恰好在磁场区域的正中间,微粒在磁场中出射点与入射点在同一水平线,且出射速度方向与水平方向夹角为,粒子进入电场做类斜抛运动,经分析知,粒子在场区运动的最长时间即粒子轨迹恰好与电场右边界相切,如图所示 从粒子进入磁场到射入电场运动时间 粒子在电场中运动总时间为t2,考虑类斜抛轨迹对称,在水平方向有 解得: 由对称性知,粒子第二次在磁场中运动的时间 粒子在整个场区运动的最长时间 代入数据得:  
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质量m2kg的滑块以初速度v04.0m/s从斜面底端开始沿斜面向上运动,滑块运动过程中受到一个与速度共线的恒力F作用,经t1=2.0s时间滑块的速度减为零,此时撤去F力,滑块又沿斜面向下滑动。已知斜面的倾角θ=37°,滑块运动过程中始终没有离开斜面,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ0.5(g10m/s2sin37°0.6cos37°0.8)求:

1)滑块上滑过程的加速度大小和方向;

2)恒力F的大小和方向;

3)撤去F后,滑块滑到斜面底部的时间t2

 

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如图所示,重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况,利用该装置可以完成探究动能定理的实验,重物质量m,小车质量M已通过实验测得。

1)打点计时器使用的电源是________(填选项前的字母)

A.交流电源B.直流电源

2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是________(填选项前的字母)

A.不挂重物,小车静止放在木板上,把长木板右端逐渐垫高,直到小车开始运动,不再改变右端高度,即认为平衡了摩擦力和其他阻力

B.小车静止放在木板上,挂上重物,给重物下边再逐渐添加钩码,观察小车能否运动,小车能向下运动时,即认为平衡了摩擦力和其他阻力

C.不挂重物,把长木板右端逐渐垫高,打开电源,轻推小车,通过观察小车运动后打点计时器打点是否均匀,如果均匀,则认为平衡了摩擦力和其他阻力

3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取ABC……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得ABC……各点到O点的距离分别为x1x2x3……,如图所示,实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功WOB________,打B点时小车的动能为EkB________

4)选取纸带上不同点,可以通过作EkW来探究动能定理。

假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,该同学仍然认为小车所受拉力大小为mg,则从理论上分析,小车的动能Ek与拉力对小车做功W的图像可能图中的_______

 

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在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图所示。闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):

1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是_____(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。

2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至____档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”),再将____(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接bcd接线柱,多用电表的示数依次是0EE,则发生故障的是_____(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。

 

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如图所示,斜面和水平面由相同材料组成,质量为m的小滑块由斜面上A点静止开始释放,它运动到水平面上C点时的速度为v1,最后停在D点。现给小滑块施加一个竖直向下的恒力F,仍让小滑块由A点静止开始释放,它运动到C点时的速度为v2,忽略在B点因碰撞而损失的能量,水平面足够长,以下判断正确的是(  )

A.v1=v2 B.v1<v2

C.最后仍停在D D.最后停在D点右侧

 

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匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B随时间t变化规律如图甲所示。在磁场中有一细金属矩形回路,回路平面位于纸面内,如图乙所示。令I1I2I3分别表示Oaabbc段的感应电流,F1F2F3分别表示Oaabbc段回路右侧PQ边受到的安培力。则(  )

A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向

B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向

C.F1方向向左,F2方向向右

D.F2方向向右,F3方向向右

 

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