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如图所示的xOy坐标系中,Y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为...

如图所示的xOy坐标系中,Y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于xOy平面向外.Ql、Q2两点的坐标分别为(0,L)、(0,﹣L),坐标为(﹣L,0)处的C点固定一平行于y轴放置的绝缘弹性挡板,C为挡板中点.带电粒子与弹性绝缘挡板碰撞前后,沿y轴方向分速度不变,沿x轴方向分速度反向,大小不变.现有质量为m,电量为+q的粒子,在P点沿PQ1方向进入磁场,α=30°,不计粒子重力.

(1)若粒子从点Q1直接通过点Q2,求粒子初速度大小.

(2)若粒子从点Q1直接通过点O,求粒子第一次经过x轴的交点坐标.

(3)若粒子与挡板碰撞两次并能回到P点,求粒子初速度大小及挡板的最小长度.

 

(1)粒子初速度大小为; (2)粒子第一次经过x轴的交点坐标为() (3)粒子初速度大小为,挡板的最小长度为【解析】 试题分析:(1)由题意画出粒子运动轨迹如图甲所示,粒子在磁场中做圆周运动的半径大小为R1,由几何关系得R1cos30°=L…(1) 粒子磁场中做匀速圆周运动,有:…(2) 解得:…(3) (2)由题意画出粒子运动轨迹如图乙所示,设其与x轴交点为M,横坐标为xM,由几何关系知:2R2cos30°=L…(4) xM=2R2sin30°…(5) 则M点坐标为()…(6) (3)由题意画出粒子运动轨迹如图丙所示, 粒子在磁场中做圆周运动的半径大小为R3, 偏转一次后在y负方向偏移量为△y1,由几何关系得:△y1=2R3cos30°…(7) 为保证粒子最终能回到P,粒子每次射出磁场时速度方向与PQ2连线平行,与挡板碰撞后,速度方向应与PQ1连线平行,每碰撞一次,粒子出进磁场在y轴上距离△y2(如图中A、E间距)可由题给条件得: …(8) 当粒子只碰二次,其几何条件是:3△y1﹣2△y2=2L…(9) 解得:…(10) 粒子磁场中做匀速圆周运动,有:…(11) 解得:…(12) 挡板的最小长度为:…(13) 解得:…(14)    
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如图所示,在水平地面上固定一个倾角α=45°、高H=4m的斜面.在斜面上方固定放置一段由内壁光滑的圆管构成的轨道ABCD,圆周部分的半径R=m,AB与圆周相切于B点,长度为R,与水平方向的夹角θ=60°,轨道末端竖直,已知圆周轨道最低点C、轨道末端D与斜面顶端处于同一高度.现将一质量为0.1kg,直径可忽略的小球从管口A处由静止释放,g取10m/s2

(1)求小球在C点时对轨道的压力;

(2)若小球与斜面碰撞(不计能量损失)后做平抛运动落到水平地面上,则碰撞点距斜面左端的水平距离x多大时小球平抛运动的水平位移最大?是多少?

 

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太阳能电池板在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件.某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I﹣U特性.所用的器材包括:太阳能电池板,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干.

(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的图      (填“a”或“b”).

(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙的I﹣U图象.由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池板的电阻      (填“很大”或“很小”):当电压为2.80V时,太阳能电池板的电阻为      Ω

(3)当有光照射时,太阳能电池板作为电源,其路端电压与总电流的关系如图丙所示,分析该曲线可知,该电池板作为电源时的电动势为      V.若把它与阻值为1KΩ的电阻连接构成一个闭合电路,在有光照射情况下,该电池板的效率是      %.(结果保留三位有效数字)

 

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一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验,采用如图a所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图象如图b所示.(重力加速度g=10m/s2

(1)利用图b中图象,可求得该弹簧的劲度系数为      N/m.

(2)利用图b中图象,可求得小盘的质量为      kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值      (选填“偏大”、“偏小”或“相同”).

 

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火星探测已成为世界各国航天领域的研究热点.现有人想设计发射一颗火星的同步卫星.若已知火星的质量M,半径R0,火星表面的重力加速度g0自转的角速度ω0,引力常量G,则同步卫星离火星表面的高度为(  )

A.    B.

C.    D.

 

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如图所示,在竖直方向上有四条间距为L=0.5m的水平虚线L1,L2,L3,L4,在L1L2之间,L3L4之间存在匀强磁场,大小均为1T,方向垂直于纸面向里.现有一矩形线圈abcd,长度ad=3L,宽度cd=L,质量为0.1kg,电阻为1Ω,将其从图示位置静止释放(cd边与L1重合),cd边经过磁场边界线L3时恰好做匀速直线运动,整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向,cd边水平,(g=10m/s2)则(  )

A.cd边经过磁场边界线L1时通过线圈的电荷量为0.5C

B.cd边经过磁场边界线L3时的速度大小为4m/s

C.cd边经过磁场边界线L2和L4的时间间隔为0.25s

D.线圈从开始运动到cd边经过磁场边界线L4过程,线圈产生的热量为0.7J

 

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