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如图所示,有界匀强磁场磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界,磁场中放...

如图所示,有界匀强磁场磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界,磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒,圆心O到MN的距离OO1=2R,圆筒轴线与磁场平行.圆筒用导线通过一个电阻r接地,最初金属圆筒不带电.现有范围足够大的平行电子束以速度v从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区,已知电子质量为m,电量为e.
(1)若电子初速度满足manfen5.com 满分网,则在最初圆筒上没有带电时,能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O1两侧的范围是多大?
(2)当圆筒上电量达到相对稳定时,测量得到通过电阻r的电流恒为I,忽略运动电子间的相互作用,求此时金属圆筒的电势φ和电子到达圆筒时速度v(取无穷远处或大地电势为零).
(3)在(2)的情况下,求金属圆筒的发热功率.

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(1)由牛顿第二定律可求得粒子的转动半径,画出粒子的运动轨迹可得出几何关系,从而确定出到圆筒上的电子对应MN边界上O1两侧的范围; (2)由欧姆定律可求得圆柱体与地面间的电势差,则可求得金属圆桶的电势;由动能定理可求得电子射到圆柱表面时的速度; (3)由电流的微观定义可求得电子数,则可求得电子具有的总能量,由能量守恒可求得圆筒上的发热功率. 【解析】 (1)如图所示,设电子进入磁场回旋轨道半径为r,则     解得   r=3R    大量电子从MN上不同点进入磁场轨迹如图,从O1上方P点射入的电子刚好擦过圆筒        同理可得到O1下Q点距离. (2)稳定时,圆柱体上电荷不再增加,与地面电势差恒为U, U=Ir 电势 φ=-Ir    电子从很远处射到圆柱表面时速度为v,有   解得  . (3)电流为I,单位时间到达圆筒的电子数   电子所具有总能量        消耗在电阻上的功率  Pr=I2r     所以圆筒发热功率   ′.
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考点分析:
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①物块B冲上小车A时,小车A离障碍物的距离;
②小车A的长度距离.

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(1)把电压表量程扩大,实验电路如图甲所示,请完成第五步的填空.
第一步:把滑动变阻器滑动片移至最右端
第二步:把电阻箱阻值调到零
第三步:闭合电键
第四步:把滑动变阻器滑动片调到适当位置,使电压表读数为9V
第五步:把电阻箱阻值调到适当值,使电压表读数为______ V
第六步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其它线路,即得量程为30V的电压表
(2)上述实验可供选
择的器材有:
A.迭层电池(电动势约20V~22V,内电阻小于2Ω)
B.电压表(量程为10V,内阻约10kΩ)
C.电阻箱(阻值范围0~9999Ω,额定功率小于10W)
D.电阻箱(阻值范围0~99999Ω,额定功率小于10W)
E.滑动变阻器(阻值为0~20Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器(阻值为0~2kΩ,额定电流0.2A)
电阻箱应选______,滑动变阻器应选______(用大写字母表示).
(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电源电动势E和内电阻r,实验电路如图乙所示,得到多组电压U和电流I的值,并作出U-I图线如图丙所示,可知电池的电动势为______ V,内电阻为______Ω.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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