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如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外...

如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为B。圆的最下端与x轴相切于直角坐标原点O,圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场,现从坐标原点O沿y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动,然后进入电场到达x轴上的C点。已知质子带电量为+q,质量为m,不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力。求:

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(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;

(2)OC间的距离;

(3)若质子到达C点后经过第四限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少。

 

(1)  方向沿x轴正方向  (2)r+  (3) 【解析】 试题分析:(1)质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, 根据牛顿第二定律得qvB= 解得   质子运动轨迹如下图, 因为圆形匀强磁场区域的半径为r,质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为r,所以四边形是菱形,由几何知识知,质子刚进入电场时的速度方向沿x轴正方向. (2)质子沿y轴正方向射入磁场,则以N为圆心转过圆弧后从A点垂直电场方向进入电场,进入电场后质子做类平抛运动,设质子电场中运动时间t , 则在y方向上有 由牛顿第二定律得   qE=ma 解得 在x方向上,由题意可知x1=ON=r  电场中x2=NC=v 所以OC间的距离为x=x1+ x2 =r+ (3)设质子出电场时在竖直方向的速度为,质子合速度为,则 质子合速度与x轴正向夹角的正弦值为sinθ= 质子到达C点后进入第四限的磁场的运动轨迹如下图所示,设质子在第四限磁场中运动的轨道半径为R. 根据圆的性质,由几何知识得: x3=CD= 2R sinθ 质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得qvB=, 运动半径 以上各式联立解得:x3=CD= 2== 考点:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动的半径与速率关系、带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解、牛顿第二定律、向心力、左手定则等知识点.
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考点分析:
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(12分)如图所示,在倾角为θ的绝缘斜面上,有相距为L的A、B两点,分别固定着两个带电量均为满分5 manfen5.com的正点电荷。O为AB连线的中点,a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=满分5 manfen5.com。一质量为m、电荷量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能满分5 manfen5.com从a点出发,沿AB直线向b点运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为满分5 manfen5.com,第一次到达b点时的动能恰好为零,已知静电力常量为满分5 manfen5.com。求:

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(1)两个带电量均为满分5 manfen5.com的正点电荷在a点处的合场强大小和方向;

(2)小滑块由a点向b点运动的过程中受到的滑动摩擦力大小;

(3)aO两点间的电势差。

 

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如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:

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(1)电子在磁场中运动的时间t;

(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少? 

 

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(8分)如图所示,两根平行光滑金属导轨MP、NQ与水平面成θ=37°角固定放置,导轨电阻不计,两导轨间距L=0.5 m,在两导轨形成的斜面上放一个与导轨垂直的均匀金属棒ab,金属棒ab处于静止状态,它的质量为满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com。金属棒ab两端连在导轨间部分对应的电阻为R2=2Ω,电源电动势E=2V,电源内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,其他电阻不计。装置所在区域存在一垂直于斜面MPQN的匀强磁场。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,满分5 manfen5.com)求:

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(1)所加磁场磁感应强度方向;

(2)磁感应强度B的大小。

 

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(6分)某同学想用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻,其原理如下图所示,电路中串联了一只2Ω的保护电阻R0。该同学通过实验得到电压表和电流表显示的五组数据(见表格)。

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请你根据表中数据在给出的坐标图中画出U-I图线,并求出该电池的电动势E=____V,内阻r=________Ω。

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小明同学在测定金属丝电阻率的实验中,进行了如下操作,请你将相应的操作步骤补充完整。

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(1)他首先用螺旋测微器测金属丝的直径,如图甲所示,该金属丝的直径为     mm。

(2)他再用多用电表粗测金属丝的阻值,操作过程如下:

①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔,选择开关旋至电阻挡“×10”挡位;

②将红、黑表笔短接,调节   旋钮(填图乙中的“A”或“B”或“C”),使欧姆表指针对准电阻的      处(填 “0刻线”或“∞刻线”);

③把红、黑表笔分别与金属丝的两端相接,此时多用电表的示数如图丙所示;

④为了使金属丝的阻值读数能够再准确一些,小明将选择开关旋至电阻挡    挡位(填“×1”或“×1k”),重新进行                   

⑤重新测量得到的结果如图丁所示,则金属丝的电阻为     Ω。

(3)他想用伏安法更精确地测量该金属丝的阻值,他用如图所示的装置进行测量,其中部分器材的规格为:电源E(两节干电池,3V),电流表(量程0.6A,内阻约1Ω),电压表(量程3V,内阻约10kΩ),滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,额定电流1 A)。要求滑动变阻器采用限流式接法,为了减小实验误差,请你在下图中加两条导线将未连接完的电路连起来。

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