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如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强...

如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m、电荷量为-q的粒子,不计粒子重力,N为圆周上另一点,半径OM和ON间的夹角θ,且满足tan满分5 manfen5.com=0.5。

(1)若某一粒子以速率v1=满分5 manfen5.com,沿与MO成60°角斜向上方向射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间;

(2)若某一粒子以速率v2,沿MO方向射人磁场,恰能从N点离开磁场,求此粒子的速率移v2

(3)若由M点射人磁场各个方向的所有粒子速率均为v2,求磁场中有粒子通过的区域面积。满分5 manfen5.com

 

 

(1) (2) (3)   【解析】 试题分析:(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设轨迹半径为r1,由牛顿第二定律可得 解得: 粒子沿与与MO成方向摄入磁场,设粒子从区域边界P射出,其运动轨迹如图所示。由图中几何关系可知粒子轨迹所对应的圆心角为, 方法1:故粒子在磁场中的运动的时间 方法2:粒子运动周期 粒子在磁场中的运动的时间 得 (2)粒子以速率v2沿MO方向射入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,恰好从N点离开磁场,其运动轨迹如图,设粒子轨迹半径为r2 ,由图中几何关系可得: 由牛顿第二定律可得 解得:粒子的速度 (3)粒子沿各个方向以v2进入磁场做匀速圆周时的轨迹半径都为,且不变。由图可知,粒子在磁场中通过的面积S等于以O3为圆心的扇形MO3O的面积S1、以M为圆心的扇形MOQ的面积S2和以O点为圆心的圆弧MQ与直线MQ围成的面积S3之和。 则 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动 【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题,关键是画出粒子圆周的轨迹,往往用数学知识求半径;并注意临界状态的选择;此题是难题,意在考查学生综合分析问题解决问题的能力.  
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考点分析:
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如图所示,在倾角为α的足够长光滑斜面上放置两个质量分别为2m和m的带电小球A和B(均可视为质点),它们相距为L.两球同时由静止开始释放时,B球的初始加速度恰好等于零.经过一段时间后,当两球距离为L′时,A、B的加速度大小之比为a1:a2=11:5.(静电力恒量为k)                                   

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(1)若B球带正电荷,则判断A球所带电荷电性;

(2)若B球所带电荷量为q,求A球所带电荷量Q.

(3)求L′与L之比.

 

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如图所示为利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验装置。

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①安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示(其中一段纸带图中未画出)。图中O点为打出的起始点,且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0.02s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度vE =______ m/s(结果保留三位有效数字)。

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②若已知当地重力加速度为g,代入图3中所测的数据进行计算,并将满分5 manfen5.com       进行比较(用题中所给字母表示),即可在误差范围内验证,从O点到E 点的过程中机械能是否守恒。

③某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏,找不到打出的起始点O了,如图所示。于是他利用剩余的纸带进行如下的测量:以A点为起点,测量各点到A点的距离h,计算出物体下落到各点的速度v,并作出v2-h图像。图5中给出了a、b、c三条直线,他作出的图像应该是直线_________;由图像得出,A点到起始点O的距离为_________cm(结果保留三位有效数字)。

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④ 某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验,他设计的实验装置如图6所示,用细线的一端系住一个较重的小铁锁(可看成质点),另一端缠系在一支笔上,将笔放在水平桌面的边上,用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处(细线拉直),然后自由释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀,铁锁经过时,细线立即被割断,铁锁继续向前运动,落在水平地面上。测得水平桌面高度为h,笔到铁锁的距离为l,笔到铁锁落地的水平距离为s。若满足s2=___________(用l、h表示),即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下方的过程中机械能守恒。

 

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某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个理想电压表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学进行实验,测得的数据如表所示。

实验次数

1

2

3

4

5

R(Ω)

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

U(V)

1.00

1.19

1.27

1.31

1.35

U/R(A)

0.50

0.30

0.21

0.16

0.13

(1)根据表中提供的数据,若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作________图象;

(A)U-  (B)R-U  (C)R-  (D)-U

(2)根据(1)中你选择的图像,电池的电动势是该图像的_________,电池的内阻是该图像的_________。

 

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如图所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上的轻质弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.满分5 manfen5.com处,滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的速度和离地高度满分5 manfen5.com并作出滑块的满分5 manfen5.com图象,其中高度从满分5 manfen5.com上升到满分5 manfen5.com范围内图象为直线,其余部分为曲线,以地面为零重力势能面,取满分5 manfen5.com,由图象可知(     )

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A.小滑块的质量为满分5 manfen5.com

B.弹簧最大弹性势能为满分5 manfen5.com

C.滑块上升过程中机械能守恒

D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为满分5 manfen5.com

 

 

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如图所示,在光滑绝缘的水平面上方,有两个方向相反的水平方向匀强磁场,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为B1=B、B2=2B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框,以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为v/2,则下列结论中正确的是

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A.此过程中通过线框截面的电量为满分5 manfen5.com

B.此过程中回路产生的电能为满分5 manfen5.com

C.此时线框的加速度为

D.此时线框中的电功率为满分5 manfen5.com

 

 

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