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如图甲所示,M、N 为一对竖直放置的平行金属板,中心各有一小孔 P 和 Q,PQ...

如图甲所示,M、N 为一对竖直放置的平行金属板,中心各有一小孔 P 和 Q,PQ 连线 垂直金属板,现有质量 m=2.0×10-27 kg,电荷量 q=1.6×10-19C 带正电的粒子连续不断地从 小孔 P 飘入 M、N 板之间,带电粒子在小孔 P 处的初速可忽略。在 M、N 间加有如图乙所 示的交变电压,且 t=0 时 M 板电势高于 N 板电势。带电粒子在 M、N 间运动过程中,粒子 所受重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。

(1)如果两平行金属板间距离 d=5.0cm,求:①带电粒子从小孔 Q 中射出时的最大速度值;

② 在 t=0.125×10-5 s 时飘入小孔 P 的带电粒子到达小孔 Q 时的动能;

(2)如果在[n-(n+0.25)] ×10-5 s  时间内(n=0,1,2,......),由小孔 P 飘入的带 电粒子都能从小孔 Q 中射出,则两板间距离 d 应满足怎样的条件。

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(1)①2.0×104m/s ② 5.0×10-20J (2)d<3.5cm 【解析】 试题分析:(1)带电粒子所受电场力 带电粒子在电场中运动的加速度 带电粒子经过半个周期加速运动,前进的距离 即从t=0时刻飘入P孔的粒子经过0.5T时间刚好运动到Q孔,并从Q孔射出。此时的速度即最大速度。 在t=0.125×10-5s时刻飘入P孔的带电粒子,在时间内,加速向右运动位移 粒子做减速运动的位移 设带电粒子到达小孔Q的动能为EkQ,由动能定理 解得EkQ=5.0×10-20J (2)如果只在[n~(n+0.25)]×10-5s内,即在每个周期的时间内从小孔P飘入的粒子均能从Q孔射出,只要每个周期内时刻从小孔P飘入的带电粒子能从Q孔射出,则在每个周期内之前飘入小孔P的粒子就一定能从Q孔射出。 每个周期内时刻飘入的带电粒子,在时间内向右加速运动,在时间内向右减速到零,此后则返回向左运动。 所以,在每个周期内时刻飘入的带电粒子,在时刻向右运动到最远点,并可从小孔Q中射出,则两板间距离d应满足的条件是时间内的位移s> 解得 s =3.5cm 即两板间距离d应满足的条件是d<3.5cm 考点:带电粒子在电场中的运动 【名师点睛】此题是关于带电粒子在电场中的运动问题;解题时要根据粒子所受的电场力的变化情况分析粒子的运动的可能的情况,联系牛顿定律和动能定理列出方程;解题时分阶段分析,并注意临界态的分析过程.  
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考点分析:
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如图所示,虚线圆的半径为R, AC为光滑竖直轩,AB 与BC构成直角的L形轨道,小球与AB、BC, 轨道间的动摩擦因数均为μ,ABC三点正好是圆上三点, 而AC正好为该圆的直径,AB与AC的夹角为α,如果套在AC杆上的小球自A点静止释放,分别沿ABC轨道和AC直轨道运动,忽略小球滑过B处时能量损耗. 求:

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(1)小球在AB轨道上运动的加速度;

(2)小球沿ABC轨道运动到达C点时的速率;

(3)若AB、BC、AC轨道均光滑,如果沿ABC轨道运动到达C点的时间与沿AC直轨道运动到达C点的时间之比为5:3, 求α角的正切值。

 

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图(a)为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图,其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路.

(1)已知毫安表表头的内阻为10,满偏电流为100mA;R1和R2为固定电阻,阻值分别为R1 = 0.5,R2 = 2.0;由此可知,若使用a和b两个接线柱,电表的量程为_______A;若使用a和c两个接线柱,电表的量程为_______A;

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(2)电压表有两种规格,V1(量程1.5V,内阻约为2k)和V2(量程3V,内阻约为4k);滑动变阻器有两种规格,最大阻值分别为20和500. 则电压表应选用_____(填“V1”或“V2”),R应选用最大阻值为________的滑动变阻器.

(3)实验步骤如下:

①开关S2拨向b,将滑动变阻器R的滑动片移到______端(选填“左”或“右”),闭合开关S1

②多次调节滑动变阻器的滑动片,记下电压表的示数U和毫安表的示数I;某次测量时毫安表的示数如图(b)所示,其读数为_________mA。

③以U为纵坐标,I为横坐标,作U I图线(用直线拟合),如图(c)所示;

④根据图线求得电源的电动势E = ________V(结果保留三位有效数字),内阻r = ________(结果保留两位有效数字)。

 

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下左图所示,楔形木块A固定在水平放置压力传感器上,A的斜面是光滑的。某同学将质量不同的小钢球从斜面顶端静止释放,记录小钢珠在斜面上运动时压力传感器的示数。重力加速度g = 9.8 m/s2.记录实验数据后,根据数据做出F-m图像,如下右图。

(1)由图像知,木块A的质量M=     kg(保留小数点后一位)

(2)若斜面倾角为θ,由图像知,满分5 manfen5.com_____(保留小数点后两位)

(3)不同质量的小钢珠在斜面上运动的时间               (填 “相同”或“不相同”)

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如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转过时的感应电流为I,下列说法不正确的是(   )

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A.线框中感应电流的有效值为2I

B.转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为

C.从中性面开始转过的过程中,通过导线某横截面的电荷量为

D.线框转一周的过程中,产生的热量为

 

 

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沿平直公路匀速行驶的汽车上,固定着一个正四棱台,其上下台面水平,如图为俯视示意图。在顶面上四边的中点a、b、c、d 沿着各斜面方向,同时相对于正四棱台无初速释放4 个相同小球。设它们到达各自棱台底边分别用时Ta、Tb、Tc、Td,到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为Ea、Eb、Ec、Ed(取水平地面为零势能面,忽略斜面对小球的摩擦力)。则下列选项正确的是(     )

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A.Ta = Tb = Td = Tc,Ea > Eb = Ed > Ec

B.Ta = Tb = Td = Tc,Ea = Eb = Ed = Ec

C.此过程中棱台对从a点运动的小球做正功

D.此过程中棱台对从d点运动的小球做正功

 

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