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如图所示,空间有相互平行、相距和宽度也都为L的I、II两区域,I、II区域内有垂...

如图所示,空间有相互平行、相距和宽度也都为LI、II两区域,I、II区域内有垂直于纸面的匀强磁场,I区域磁场向内、磁感应强度为B0,II区域磁场向外,大小待定.现有一质量为m,电荷量为-q的带电粒子,从图中所示的一加速电场中的MN板附近由静止释放被加速,粒子经电场加速后平行纸面与I区磁场边界成45°角进入磁场,然后又从I区右边界成45°角射出.

(1)求加速电场两极板间电势差U,以及粒子在I区运动时间t1

(2)II区磁感应强度也是B0时,则粒子经过I区的最高点和经过II区的最低点之间的高度差是多少.

(3)为使粒子能返回I区,II区的磁感应强度B应满足什么条件,粒子从左侧进入I区到从左侧射出I区需要的最长时间.

 

(1) (2) (3) , . 【解析】 (1)画出粒子在磁场中运动的示意图,如图所示, 粒子在加速电场中根据动能定理可得 qU=mv2 粒子在I区域做圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力可得 qvB0=m 根据几何关系可得 R1=L 联立可得加速电场两极板间电势差 粒子在磁场中运动的周期 粒子在磁场中转过的圆心角为90°,可得粒子在I区域运动的时间 (2)粒子在II区域运动的半径与I区域相同,高度差由图中几何关系可得 h=(R1+R2)(1-cosθ)+Ltanθ 可得 h=L (3)画出粒子刚好从II区域右边界穿出磁场的临界状态,即轨迹圆与右边界相切的情况. 根据几何关系可得 R2(1+cosθ)≤L 即 解得 B≥B0 可知当B=B0时,粒子在II区域中运动的时间最长,即:粒子从左侧进入Ⅰ区到从左侧射出Ⅰ区的时间最长,粒子两次在I区域运动的时间为 t1=2•• 粒子两次在磁场之间的时间为 粒子在II区域运动的时间 总时间 t=t1+t2+t3=(3π-2π+4)
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近年来,网上购物促使快递行业迅猛发展。如图所示为某快递车间传送装置的简化示意图,传送带右端与水平面相切,且保持v04m/s的恒定速率顺时针运行,传送带的长L3m。现将一质量为0.4kg的包裹A轻放在传送带左端,包裹A刚离开传送带时恰好与静止的包裹B发生正碰,碰撞时间极短,碰撞后包裹A向前滑行了0.1m静止,包裹B向前运动了0.4m静止。已知包裹A与传输带间的动摩擦因数为0.4,包裹AB与水平面间的动摩擦因数均为0.5g10m/s2.求:

(1)包裹A在传送带上运动的时间;

(2)包裹B的质量.

 

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为了测定电阻的阻值,实验室提供下列器材:待测电阻R(阻值约100 Ω)、滑动变阻器R1(0100 Ω)、滑动变阻器R2010 Ω)、电阻箱R0(09 999.9 Ω)、理想电流表A(量程50mA)、直流电源E3 V,内阻忽略)、导线若干、开关若干.

(1)甲同学设计如上图(a)所示的电路进行实验.

①请在图(b)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接_________

②滑动变阻器应选________(选填字母代号即可).

③实验操作时,先将滑动变阻器的滑动触头移到最________(选填)端,再接通开关S;保持S2断开,闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置,并记下电流I1.

④断开S1,保持滑动变阻器阻值不变,调整电阻箱R0阻值在100Ω左右,再闭合S2,调节R0阻值使得电流表读数为________时,R0的读数即为电阻的阻值.

(2)乙同学利用电路(c)进行实验,改变电阻箱R0的值,读出电流表相应的电流I,由测得的数据作出图线如图(d)所示,图线纵轴截距为m,斜率为k,则电阻的阻值为________(mk表示).

(3)若电源内阻是不可忽略的,则上述电路(a)和(c),哪种方案测电阻更好________?原因是____________.

 

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某小组测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验打点计装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮,木板上有一滑块,一端与通过电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过细线跨过定滑轮与托盘相连。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,在托盘中放入适量砝码,滑块开始向右运动,在纸带上打出一系列小点:

(1)如图是实验中获取的一条纸带,1234567是计数点,相邻两计数点间还有4个打点未标出,计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算滑块的加速度a=_______m/s2;(保留2位有效数字)

(2)为测量动摩擦因数,还需要测量的物理量有_______

A.木块的长度L    B.砝码的质量m1

C.滑块的质量m2    D.托盘和砝码的总质量m3

(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=_______。(用上述物理量的符号表示,重力加速度为g

 

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如图所示,一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)穿过固定的光滑圆环B,左端固定在A点,右端连接一个质量为m的小球,A、B、C在一条水平线上,弹性绳自然长度为AB.小球穿过竖直固定的杆,从C点由静止释放,到D点时速度为零,C、D两点间距离为h.已知小球在C点时弹性绳的拉力为g为重力加速度,小球和杆之间的动摩擦因数为0.5,弹性绳始终处在弹性限度内,下列说法正确的是(  )

A.小球从C点运动到D点的过程中克服摩擦力做功为

B.若在D点给小球一个向上的速度v,小球恰好回到C点,则

C.若仅把小球质量变为2m,则小球到达D点时的速度大小为

D.若仅把小球质量变为2m,则小球向下运动到速度为零时的位置与C点的距离为2h

 

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如图所示,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上.一电阻为r,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形.棒与导轨间无摩擦、棒左侧有两个固定于水平面的光滑立柱.导轨bc段电阻为R,长为L,其他部分电阻不计.以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向右,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a.则(  )

A. Ft2成正比

B. Ft是线性关系

C. t达到一定值时,QP刚好对轨道无压力

D. F=0,PQbc静止,ef左侧磁场均匀减小,QP可能对轨道无压力

 

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