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如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外...

如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.圆的最下端与x轴相切于直角坐标原点O,圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的匀强磁场,现从坐标原点O沿y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动,然后进入电场到达x轴上的C点.已知质子带电量为+q,质量为m,不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力.求:

(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;

(2)OC间的距离;

(3)若质子到达C点后经过第四限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少.

 

(1)方向沿x轴正方向 (2)r+(3) 【解析】试题分析:(1)质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力, 根据牛顿第二定律得qvB= 解得 质子运动轨迹如下图, 因为圆形匀强磁场区域的半径为r,质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为r,所以四边形是菱形,由几何知识知,质子刚进入电场时的速度方向沿x轴正方向. (2)质子沿y轴正方向射入磁场,则以N为圆心转过圆弧后从A点垂直电场方向进入电场,进入电场后质子做类平抛运动,设质子电场中运动时间t , 则在y方向上有 由牛顿第二定律得 qE=ma 解得 在x方向上,由题意可知x1=ON=r 电场中x2=NC=v 所以OC间的距离为x=x1+ x2=r+ (3)设质子出电场时在竖直方向的速度为,质子合速度为,则 质子合速度与x轴正向夹角的正弦值为sinθ= 质子到达C点后进入第四限的磁场的运动轨迹如下图所示,设质子在第四限磁场中运动的轨道半径为R. 根据圆的性质,由几何知识得: x3="CD=" 2R sinθ 质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得qvB=, 运动半径 以上各式联立解得:x3="CD=" 2== 考点:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动的半径与速率关系、带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解、牛顿第二定律、向心力、左手定则等知识点.  
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如图,匀强电场中,ABC三点构成一个直角三角形,把电荷量q=﹣2×1010C的点电荷由A点移到B点,静电力做功4.8×108J,再由B点移到C点,电荷克服静电力做功4.8×108J,取B点的电势为零.

(1)求A点,C点的电势分别是多少?

(2)在图中过B点划出一条电场线,简单说明你是如何画出的.

 

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某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻.

实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:电压表:V(量程 3V,内阻Rv约为10kΩ)

电流表:G(量程3mA,内阻Rg=100Ω)

电流表:A(量程3A,内阻约为0.5Ω)

滑动变阻器:R(阻值范围0~10Ω,额定电流2A)

定值电阻:R0=0.5Ω

该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图,他没有选用电流表A的原因是_____________

该同学将电流表G与定值电阻R0并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是______A.

该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线,根据图线可求出电源的电动势 E=______V(结果保留三位有效数字),电源的内阻 r=_____Ω(结果保留两位有效数字).

由于电压表内阻电阻对电路造成影响,本实验电路测量结果电动势E________,内阻r_______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)

 

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在“研究电磁感应现象”实验中,将灵敏电流计G与线圈L连接,线圈上导线绕法,如图所示.已知当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.

(1)将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时,灵敏电流计的指针将__偏转(选填“向左”“向右”或“不”).

(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,a点电势__b点电势(填“高于”、“等于”或“低于”).

 

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如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,从图示位置开计时(     )

A. 当转过60°时,感应电流的瞬时值为

B. 当转过60°时,感应电流的瞬时值为

C. 在转过60°过程中,感应电动势的平均值为

D. 当转过90°过程中,感应电流的有效值为

 

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如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行.t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0.经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置),导线框的速度刚好为零.此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力),则(   )

A. 上升过程中,导线框的加速度逐渐减小

B. 上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率

C. 上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多

D. 上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等

 

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