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(18分)如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向...

(18分)如图所示,真空中以满分5 manfen5.com为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场,电场强度E=1.0×105 N/C。现从坐标原点O沿xoy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v0=1.0×106m/s的带正电粒子,粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m,已知粒子的比荷满分5 manfen5.com,不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力,求:

(1)磁场的磁感应强度B的大小;

(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子,在磁场和电场中运动的总时间;

(3)若将匀强电场的方向改为竖直向下,其它条件不变,则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差。

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由 ① 可得: ② (2)分析可知,带电粒子运动过程如图所示, 由粒子在磁场中运动的周期 ③ 可知粒子第一次在磁场中运动的时间: ④ ⑤ 粒子在电场中的加速度 ⑥ 粒子在电场中减速到0的时间: ⑦ 由对称性,可知运动的总时间: ⑧ 即 ⑨ (3)由题意分析可知,当粒子沿着y轴两侧300角射入时,将会沿着水平方向射出磁场区域,之后垂直虚线MN分别从P' 、Q'射入电场区,做类平抛运动,最终到达x轴的位置分别为最远位置P和最近位置Q。 ⑩ 由几何关系P'到x轴的距离, (11) 最远位置P坐标为 (12) Q'到x轴的距离 (13) 最近位置Q坐标为 (14) 所以,坐标之差为 (15) (16) 评分标准:①②每式2分,③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(11)(12)(13)(14)(15)(16)每式1分。 考点:本题考查带电粒子在电磁场中的运动  
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考点分析:
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(14分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流,它的面积、体积和流量都较大。泥石流流动的全过程虽然只有很短时间,但由于其高速前进,具有强大的能量,因而破坏性极大。某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,他们设计了如下的模型:在水平地面上放置一个质量为m=5kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移变化如图所示,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.6,g=10m/s2

(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少?

(2)在距出发点多远处,物体的速度达到最大?

(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少?

 

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(9分)发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件,它的电路符号如图甲所示。正常使用时,带+号的一端接高电势,带的一端接低电势。某同学用实验的方法测得它两端的电压UD和通过它的电流I的数据,并记录在下表中:

UD / V

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.6

2.8

3.0

I / mA

0

0.9

2.3

4.3

6.8

13.0

19.0

24.0

25.8

37.0

(1)在图乙中的虚线内画出该同学的实验电路图。所用的实验器材有:量程为5V的电压表V,其内阻约为10kΩ;量程为50mA的电流表mA,内阻约为100Ω;直流电源E;滑动变阻器R;开关S;导线若干。

(2)在图丙中的方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线,并由此判断,该二极管的电阻随所加电压的增大而             (填增大减小)。

(3)已知该发光二极管的最佳工作电压为2.7V,现用6V稳压电源供电,需要串联一个电阻R才能使二极管工作在最佳状态,试运用伏安特性曲线计算R的阻值为         Ω(取整数)。

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(6分)某学习小组利用自行车的运动探究阻力做功与速度变化的关系。人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,由于受到阻力作用,自行车的速度会逐渐减小至零。在此过程中,阻力做功使自行车的速度发生变化。设自行车无动力后受到的阻力恒定。

(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车,可以测出自行车继续向前滑行的距离s。为了计算停止蹬车时自行车的初速度v,还需要测量                      (填写物理量的名称及符号)。

(2)设自行车受到的阻力恒为f,计算出阻力做的功大小及自行车的初速度。改变人停止蹬车时自行车的速度,重复实验,可以得到多组测量值。以阻力对自行车做功大小为纵坐标,自行车初速度为横坐标,作出W-v曲线。分析这条曲线,就可以得到阻力做功大小与自行车速度变化大小的定性关系。在实验中作出W-v图象如图所示,其中符合实际情况的是       

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如图所示,一粗糙平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则下列说法正确的是(  )

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A.上滑过程的时间比下滑过程短

B.上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多

C.上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程少

D.在整个过程中损失的机械能等于装置产生的热量

 

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我国自主研发的北斗导航系统(BDS)又被称为双星定位系统,具有导航、定位等功能。北斗系统中有两颗工作卫星均绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r,某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置如图所示。若卫星均顺时针运行,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力。以下判断中正确的是(  )

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A.这两颗卫星的加速度大小相等,均为满分5 manfen5.com

B.卫星1由位置A运动至位置B所需的时间为满分5 manfen5.com

C.卫星1向后喷气就一定能追上卫星2

D.卫星1要追上卫星2其轨道半径要先增大再减小

 

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