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如图所示,在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场,同时该区域上、下部分分别充...

如图所示,在无限长的竖直边界NSMT间充满匀强电场,同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2BKL为上下磁场的水平分界线,在NSMT边界上,距KLh处分别有PQ两点,NSMT间距为1.8h,质量为m,带电荷量为+q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域,在两边界之间做圆周运动,重力加速度为g.

(1)求电场强度的大小和方向.

(2)要使粒子不从NS边界飞出,求粒子入射速度的最小值.

(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出,求粒子入射速度的所有可能值.

 

(1),方向竖直向上 (2) (3);; 【解析】试题分析:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,电场力与重力合力为零; (2)作出粒子的运动轨迹,由牛顿第二定律与数学知识求出粒子的速度; (3)作出粒子运动轨迹,应用几何知识求出粒子的速度. 【解析】 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动, 电场力与重力合力为零,即mg=qE, 解得:E=,电场力方向竖直向上,电场方向竖直向上; (2)粒子运动轨迹如图所示: 设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin, 对应的粒子在上、下区域的轨道半径分别为r1、r2, 圆心的连线与NS的夹角为φ, 粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得: qvB=m,解得,粒子轨道半径:r=, r1=,r2=r1, 由几何知识得:(r1+r2)sinφ=r2,r1+r1cosφ=h, 解得:vmin=(9﹣6); (3)粒子运动轨迹如图所示, 设粒子入射速度为v, 粒子在上、下区域的轨道半径分别为r1、r2, 粒子第一次通过KL时距离K点为x, 由题意可知:3nx=1.8h (n=1、2、3…) x≥,x=, 解得:r1=(1+),n<3.5, 即:n=1时,v=, n=2时,v=, n=3时,v=; 答:(1)电场强度的大小为,电场方向竖直向上; (2)要使粒子不从NS边界飞出,粒子入射速度的最小值为(9﹣6). (3)若粒子经过Q点从MT边界飞出,粒子入射速度的所有可能值为:、或、或. 【点评】本题考查了粒子在磁场中的运动,分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹是正确解题的前提与关键,应用平衡条件、牛顿第二定律即可正确解题,解题时注意数学知识的应用.  
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考点分析:
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在如图所示的竖直平面内,水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ=37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B=1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E=1×104 N/C.小物体P1质量m=2×103kg、电荷量q=+8×106C,受到水平向右的推力F=9.98×103 N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力.当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2GH顶端静止释放,经过时间t=0.1s与P1相遇.P1P2与轨道CDGH间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力.求:

(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;

(2)倾斜轨道GH的长度s.

 

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在探究“功和速度变化关系”的实验中,小张同学用如图甲所示装置,尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究,则

(1)下列说法正确的是__________

A.该方案需要平衡摩擦力

B.该方案需要重物的质量远小于小车的质量

C.该方案操作时细线应该与木板平行

D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度

(2)某次获得的纸带如图乙所示,小张根据点迹标上了计数点,请读出C计数点在刻度尺上的读数______cm,并求出C点的速度为______ m/s(计算结果保留3位有效数字);

 

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某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:多用电表;电压表:量程5V,内阻十几千欧;滑动变阻器:最大阻值5kΩ;导线若干.回答下列问题:

(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔________,调零点.

(2)将图(a)中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.

(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示.多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.

(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ.

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示.根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为________V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.

 

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如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k>0).回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1R0.闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则(  )

A. R2两端的电压为    B. 电容器的a极板带正电

C. 滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍    D. 正方形导线框中的感应电动势为kL2

 

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在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示.已知离子P在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出.在电场和磁场中运动时,离子P和P3(  )

A. 在电场中的加速度之比为11    B. 在磁场中运动的半径之比为

C. 在磁场中转过的角度之比为12    D. 离开电场区域时的动能之比为13

 

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