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(19分)如图所示,磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中有一粒子源,粒子源...

(19分)如图所示,磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中有一粒子源,粒子源从O点在纸面内均匀地向各个方向同时发射速率为υ,比荷为k的带正电粒子.PQ是垂直纸面放置,厚度不计的挡板,挡板的P端与O点的连线跟挡板垂直,粒子打在挡板上会被吸收。带电粒子的重力及粒子间的相互作用力忽略不计,磁场分布的区域足够宽广。 

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(1)为了使带电粒子不打在挡板上,粒子源到挡板的距离d应满足什么条件?

(2)若粒子源到挡板的距离d=满分5 manfen5.com,则挡板至少多长,挡板吸收的粒子数占总粒子数的比值最大,并求该值。

 

       5:12. 【解析】 试题分析: (1)当运动粒子只受洛伦兹力时,在磁场中做匀速圆周运动,题中源向各个方向发射粒子,则粒子的分布区域为以粒子源为圆心,圆周运动是直径为半径的圆形区域,故要是粒子不打在板上,板离粒子源的距离应大于,区域半径。(2)根据第一问中求出的粒子做圆周运动的半径,与粒子源到挡板距离间的关系可判断出吸收粒子最多时挡板的长度,以及打在板上的粒子发射角度范围,角度范围与圆周角2π的比值即为挡板吸收的粒子数占总粒子数的比值。 (1)设带电粒子的质量为m,电量为q,粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供圆周运动的向心力,设圆周运动的半径为r,有: ①(2分) 粒子能打在挡板上的临界情形如图a所示,所以粒子不打在挡板上,d应满足:d>2r         ②(2分) 由①②式并代入数据可得:         (2分) (2)在挡板左侧,能打到挡板上部最远点的粒子轨迹恰好和挡板相切,如图b中的轨迹1所示 由①式及已知数据知粒子的轨迹半径r==OP  ③(2分) 可知:PN=         ④(2分) 轨迹1是初速度方向沿OP方向的粒子轨迹 设粒子初速度方向与OP成θ角,如图b所示,随着θ角从0开始增大,粒子打在挡板上的点从N点逐渐下移,当粒子刚好通过P点时,粒子开始打在挡板的右侧,设此时打在挡板上的点为M,如图b中轨迹2,在△OPM中,由几何关系可知: PM=   ⑤(1分) 由③⑤得PM=        (1分) 当θ角继续增大,粒子打在挡板上的点从M点逐渐下移至P点,设此时如图b中轨迹3,由几何关系可知此时 θ=     ⑥(2分) 由以上分析可知,挡板长度至少等于,挡板吸收的粒子数与总粒子数比值最大(2分), 挡板吸收的粒子数与总粒子数最大比值η=      ⑦(1分) 由⑥⑦式可得最大比值η=5:12.       (2分) 考点:带电粒子在磁场中的运动情况
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考点分析:
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如图所示,倾角θ=30°的足够长光滑斜面下端与一光滑水平面相接,连接处用一光滑小圆弧过渡,斜面上距水平面高度分别为h1=5m和h2=0.2m的两点上,各静置一小滑块A和B。某时刻由静止开始释放滑块A,经过一段时间t后,再由静止开始释放滑块B。g取10m/s2,求:

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(1)为了保证A、B两滑块不会在斜面上相碰,t最长不能超过多少?

(2)若滑块A从斜面上h1高度处自由下滑的同时,滑块B受到恒定外力作用从P点以加速度a=2m/s2由静止开始向左运动,滑块A经多长时间追上滑块B?

 

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 (10分)如图是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图.图中均匀的长直玻璃管内径为d,里面充满待测导电液体,玻璃管两端各装有一电极,电极距离为L.

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(1) 根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图,其中导电液体用电阻Rx表示。

(2)在接通电路前,为保证器材安全滑动变阻器的滑片P应移到最     端(填“左”或“右”)。

在电路调试时,该同学发现:闭合开关S1后,单刀双掷开关S2接到a接点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为180μA;单刀双掷开关S2接到b 接点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为164μA。正式测量时,为减小实验误差,单刀双掷开关S2应接到     点(填“a”或“b”)。

(3)该同学正确完成实验,测得该段液体的电阻R0,则该导电液体的电阻率的表达式为ρ=                 (用R0、L、d等表示).

 

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(5分)某同学用如图所示的实验装置探究外力做功与小车动能变化的关系.

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(1)实验中,该同学利用打点计时器测量小车的速度和位移,读取了弹簧测力计的示数,他还需要测量的物理量是            

(2)实验中,该同学让小车从静止开始运动一段位移,测得末速度υ1,拉力做功W;改变拉力,仍让小车从静止开始运动,保持位移一定。测得W与υ对应 的多组数据,得到如图乙所示的W—υ2关系图象,但与预期的过原点直线不符,经检查测量、计算与作图均无误.你认为主要原因是                     ;实验操作中改进的具体措施是                      .

 

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如图所示,平行金属导轨与水平面间的倾角为θ,导轨电阻不计,与阻值为R的定值电阻相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B.有一质量为m长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的,大小为υ的初速度向上运动,最远到达a′b′的位置,滑行的距离为s,导体棒的电阻也为R,与导轨的动摩擦因数为μ.下列对导体棒上滑过程的分析,正确的是

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A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为满分5 manfen5.com

B.上滑过程中电流做功发出的热量为满分5 manfen5.com

C.上滑过程中导体棒克服安培力做的功为满分5 manfen5.com

D.通过导体棒的电量为满分5 manfen5.com

 

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 如图所示,倾角为θ的固定斜面上有一质量为m的滑块,滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ,滑块在平行于斜面的恒力F=mgsinθ作用下,以一定初速度沿斜面向上运动,取出发点为位移零点和零势能点,以开始运动的时刻为零时刻,下列能正确描述滑块运动到最高点过程中滑块动能Ek、势能Ep、机械能Es随时间t、位移s变化规律的图线是

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