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如图所示,相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置,S1、S2分别为M、N板上的...

如图所示,相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置,S1、S2分别为M、N板上的小孔,S1、S2、O三点共线,它们的连线垂直M、N,且S2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。D为收集板,板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R,板两端点的连线垂直M、N板。质量为m、带电荷量为+q的粒子经S1进入M、N间的电场后,通过S2进入磁场。粒子在S1处的速度和粒子所受的重力均不计。

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1当M、N间的电压为U时,求粒子进入磁场时速度的大小v;

2若粒子恰好打在收集板D的中点上,求M、N间的电压值U0

3当M、N间的电压不同时,粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同,求t的最小值。

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)粒子从到达的过程中,根据动能定理得① 解得 (2)粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,有② 由①②得加速电压U与轨迹半径r的关系为 当粒子打在收集板D的中点时,粒子在磁场中运动的半径 对应 (3)M、N间的电压越大,粒子进入磁场时的速度越大,粒子在极板间经历的时间越短,同时在磁场中运动轨迹的半径越大,在磁场中运动的时间也会越短,出磁场后匀速运动的时间也越短,所以当粒子打在收集板D的右端时,对应时间t最短。 根据几何关系可以求得,对应粒子在磁场中运动的半径r=R 由②得粒子进入磁场时速度的大小v= 粒子在电场中经历的时间t1= 粒子在磁场中经历的时间t2 粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间t3= 粒子从S1到打在收集板D上经历的最短时间为 t=t1+t2+t3= 考点:考查了带电粒子在电磁场中的运动 【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题,首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况,再选择合适方法处理.对于匀变速曲线运动,常常运用运动的分解法,将其分解为两个直线的合成,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解;对于磁场中圆周运动,要正确画出轨迹,由几何知识求解半径  
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如图所示,一对光滑的平行金属导轨电阻不计固定在同一水平面内,导轨足够长且间距为L,左端接有阻值R的电阻,一质量m、长度L的金属棒MN放置在导轨上,棒的电阻为r,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,棒在水平向右的外力作用下,由静止开始做加速运动,保持外力的功率为P不变,经过时间t导体棒最终做匀速运动。求:

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1导体棒匀速运动时的速度是多少?

2t时间内回路中产生的焦耳热是多少?

 

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如图所示,虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场,一带电粒子质量为m=2.0×10-11kg、电荷量为q=+1.0×10-5C,从a点由静止开始经电压为U=100V的电场加速后,垂直于匀强电场进入匀强电场中,从虚线MN的某点b图中未画出离开匀强电场时速度与电场方向成300角。已知PQ、MN间距为20㎝,带电粒子的重力忽略不计。求:

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1带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1

2匀强电场的场强大小;

3ab两点间的电势差。

 

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小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大,因而引起功率变化.一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材有:电压表0~3 V,约3 ,电流表0~0.6 A,约0.1 Ω,电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干.实验时,要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压.

1在虚线框内画出实验电路图.

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2根据实验测得数据描绘出如图所示的U-I图象,小灯泡电压随电流变化曲线,由此可知,小灯泡电阻R随温度T的关系是_________________________.

3如果一电池的电动势为2 V,内阻为2.5 Ω.请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端,小灯泡的实际功率是________W.

 

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用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示.若多用电表的选择开关处于表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少?请填在表格中.

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指针位置

选择开关所处档位

读数

a

直流电流100mA

mA

直流电压2.5V

V

b

电阻×100

Ω

 

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如图所示,水平传送带带动两金属杆匀速向右运动,传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接,导轨与水平面间夹角为30°,两虚线EF、GH之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场宽度为L,两金属杆的长度和两导轨的间距均为d,两金属杆a、b质量均为m,两杆与导轨接触良好。当金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动此时金属杆b已滑上平行金属导轨,且当金属杆a离开磁场时,金属杆b恰好进入磁场,则

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A.金属杆b进入磁场后做匀速运动

B.金属杆b进入磁场后做加速运动

C.两杆在穿过磁场的过程中,回路中产生的总热量为mgL/2

D.两杆在穿过磁场的过程中,回路中产生的总热量为mgL

 

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