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在如图所示的x-O-y坐标系中,y>0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场,y<...

在如图所示的x-O-y坐标系中,y>0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场,y<0的区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。一电子(质量为m、电量为-e)从y轴上的P(0,d)点以沿x轴正方向的初速度v0射出,第一次穿越x轴时,恰好能通过x轴上的D(2d,0)点,第二次穿越x轴后可再次运动到P点,不计重力的影响。求:

(1)请用铅笔、直尺和圆规画出电子的运动轨迹;

(2)电场强度E的大小和感应强度B的大小;

(3)若将电子的速度增大为,则电子从磁场穿越x轴到电场时的时刻。

 

(1)略;(2)E=,B= (3)位置: 时间: (k=1,2,3…) 【解析】(1)电子的部分运动轨迹如下图: (2)电子在电场中做类平抛运动 设电子从P到D的时间为t1, , ,  求出; 设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则, 解得θ = 45° 求出 电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力 由图可知,求出。 (3)若将电子的速度增大为,则,解得,则电子在磁场中做匀速圆周运动转过的圆心角为300°,运动的时间: , 电子从磁场穿越x轴到电场时的时间: (k=1,2,3)  
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考点分析:
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对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。

(1)一段横截面积为S、长为L的直导线,将该导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,电流方向与磁场方向垂直。若导线内单位体积内有n个自由电子,电子电量为-e,形成电流的自由电子定向移动的速率均为v。试根据通电导线在匀强磁场中受到的安培力,推导电子在磁场中受到的洛伦兹力的表达式。

(2)带电粒子可以在电场或磁场中做匀速圆周运动。已知电子质量为m,电荷量为-e。

a. 电子绕氢原子核做匀速圆周运动,已知半径为r,氢原子核的电量为+e,静电力常量为k,则电子绕核转动的等效电流多大?

b. 电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,则电子做圆周运动的等效电流多大?

 

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如图所示,长为l的绝缘细线一端悬于O点,另一端系一质量为m、电荷量为q的小球。现将此装置放在水平向右的匀强电场中,小球静止在A点,此时细线与竖直方向成37°角。重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)试判断带电小球的电性;

(2)求该匀强电场的电场强度E的大小;

(3)若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧,将小球由静止释放,求小球运动到最低点时绳上的拉力大小。

 

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如图所示,边长为l的正方形abcd区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电子从ad的中点M处沿垂直ad的方向射入磁场,恰好从c点射出。已知电子质量为m,带电量为-e,求:

(1)用直尺、圆规和铅笔画出电子的运动轨迹;

(2)电子入射时的速度v大小;

(3)若增大电子的入射速度,试定性判断电子在磁场中的运动时间如何变化。

 

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某实验小组要描绘一只小灯泡L(2.5V  0.3A)的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:

电源E(3.0V,内阻约0.5

电压表V1(0~3V,内阻约3k

电压表V2(0~15V,内阻约15k

电流表A1(0.6A,内阻约0.125

电流表A2(0~3A,内阻约0.025

滑动变阻器R1(0~5

滑动变阻器R2(0~1750

(1)电压表应选择__________,电流表应选择__________,滑动变阻器应选择__________

(2)实验过程中要求小灯泡两端电压从零开始调节,应选择图1中哪一个电路图进行实验?__________

(3)实验过程中,电流表和电压表的一组示数如下图2所示,则此时电流表和电压表的读数分别为__________A和__________V。

(4)根据正确的实验电路,该小组同学测得多组电压和电流值,并在图3中画出了小灯泡L的伏安特性曲线。由图可知,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝阻值__________,原因是____________________

(5)若将这个小灯泡L直接接在电动势为3V,内电阻为3的直流电源两端,则小灯泡的电功率为_________W(结果保留2位有效数字)。

 

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某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。

(1)他采用如图甲所示的实验电路进行测量。图乙给出了做实验所需要的各种仪器。请按电路图把它们连成实验电路。

(2)根据实验数据做出U-I图象,如上图丙所示,该电池的电动势E=_____V,内电阻r=___

(3)这位同学对以上实验进行了误差分析,其中正确的是__________

A. 实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用

B. 实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用

C. 电动势的测量值小于电动势的真实值

D. 内电阻的测量值大于内电阻的真实值

 

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