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如图甲所示,在坐标系xOy平面内,y轴的左侧,有一个速度选择器,其中的电场强度为...

如图甲所示,在坐标系xOy平面内,y轴的左侧,有一个速度选择器,其中的电场强度为E,磁感应强度为B0,粒子源不断地释放出沿x轴正方向运动,质量均为m、电量均为+q、速度大小不同的粒子,在y轴的右侧有一匀强磁场、磁感应强度大小恒为B,方向垂直于xOy平面,且随时间做周期性变化(不计其产生的电场对粒子的影响),规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正,如图乙所示,在离y轴足够远的地方有一个与y轴平行的荧光屏,假设带电粒子在y轴右侧运动的时间达到磁场的一个变化周期之后,失去电量变成中性粒子(粒子的重力可以忽略不计).

(1)从O点射入周期性变化磁场的粒子速度多大;

(2)如果磁场的变化周期恒定为T=,要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子运动时间等于磁场的一个变化周期,则荧光屏离开y轴的距离至少多大;

(3)如果磁场的变化周期T可以改变,试求从t=0时刻经过原点O的粒子打在荧光屏上的位置离x轴的距离与磁场变化周期T的关系.

 

(1)(2)(3) 【解析】试题分析:粒子沿直线通过速度选择器,则洛伦兹力与电场力是一对平衡力qvB=qE,化简可得粒子的速度;粒子垂直于磁场方向进入磁场中,洛伦兹力提供向心力,应用牛顿第二定律结合几何关系,画出粒子运动的轨迹,由运动学的公式即可求出;结合(2)的分析与几何关系即可求出. (1)洛伦兹力与电场力平衡,有,所以: (2)粒子进入磁场后洛伦兹力提供向心力,则 粒子运动的周期为,由于磁场的变化周期恒定为 所以粒子在磁场中运动半个周期后偏转的角度为90°,任一时刻进入磁场的粒子在磁场中运动的轨迹如图甲, 要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子运动时间等于磁场的一个变化周期,荧光屏离开y轴的距离至少为: 所以当α=45°时,x最大,最大值为: (3)由于两次磁场的大小相等方向相反,由运动的对称性可知其运动的轨迹如图乙,经过一个磁场的变化周期后速度的方向与x轴再次平行,切距离x轴的距离为 式中的是粒子在变化的半个周期内偏转的角度,它与周期T的关系为:,所以 则在经过一个周期后粒子到x轴的距离: 由于只在y轴的右侧有磁场,所以带电粒子在磁场中转过的角度不超过150°,如图丙所示,即磁场的周期变化有一个最大值: 所以 所以粒子到x轴的距离  
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如图所示,在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,有两条相互平行且相距为d的光滑固定金属导轨,两导轨间用阻值为R的电阻连接,导轨的倾角均为,导轨在同一水平面上, ,倾斜导轨和水平导轨用相切的小段光滑圆弧连接。质量为m的金属杆CD从与处时的速度恰好达到最大,然后沿水平导轨滑动一段距离后停下。杆CD始终垂直导轨并与导轨保持良好接触,空气阻力、导轨和杆CD的电阻均不计,重力加速度大小为g,求:

1)杆CD到达处的速度大小

2)杆CD沿倾斜导轨下滑的过程通过电阻R的电荷量q1以及全过程中电阻R上产生的焦耳热Q

3)杆CD沿倾斜导轨下滑的时间及其停止处到的距离s

 

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下图为验证动量守恒定律的实验装罝,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行实验:

用天平测出两个小球的质量分别为叫m1和叫m2;

安装实验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面BC连接在斜槽末端;

先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位罝P;

将小球m2放在斜槽末端B处,仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,两球发生碰撞, 分别标记小球m1,、m2在斜面上的落点位置;

用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中从M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置,从M、P、NB点的距离分别为SM、SP、SN.依据上述实验步骤,请回答下面问题:

(1)两小球的质量m1、m2应满足m1_____m2(填写“>”,“=”“<”)

(2)若进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是_______·

A.直尺    B.游标卡尺    c.天平    D.弹簧秤    E.秒表

(3)用实验中测得的数据来表示,只要满足关系式___________,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的;

 

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光滑水平平台AB上有一根轻弹簧,一端固定于A自然状态下另一端恰好在B。平台B端连接两个内壁光滑、半径均为R=0.2m1/4细圆管轨道BCCDD端与水平光滑地面DE相接。E端通过光滑小圆弧与一粗糙斜面EF相接,斜面与水平面的倾角θ可在0°≤θ≤75°范围内变化(调节好后即保持不变)。一质量为m=0.1kg的小物块(略小于细圆管道内径)将弹簧压缩后由静止开始释放,被弹开后以v0=2m/s进入管道。小物块与斜面的滑动摩擦系数为g=10m/s2,不计空气阻力;

 

1)求物块过B点时对细管道的压力大小和方向

2θ取何值时,小物块在EF上向上运动的时间最短?求出最短时间。

3)求θ取不同值时,在小物块运动的全过程中产生的摩擦热量Qtanθ的关系式。

 

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我国将于2022年举办冬季奥运会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,滑雪运动中当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的气垫,从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦.然而当滑雪板相对雪地速度较小时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大.假设滑雪者的速度超过4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125.一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底BB处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示,不计空气阻力,坡长AB=26m,取g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8,求滑雪者:

1)从坡顶由静止开始下滑到动摩擦因数发生变化所经历的时间;

2)到达B处的速度大小;

3)在水平雪地上运动的最大距离。

 

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某兴趣小组对市场中电线进行调查,

1)如图1所示,采用绕线法测得该电线直径为____________mm;   

2)取长度为100m的电线,欲测其电阻:

①先用多用电表进行粗略测量,将多用表选择开关置于“×10”档并调零后,两表笔接触待测电阻的两端进行测量,表盘指针如图2所示。为了使测量值更准确,选择开关应置于______(填“×1”“×100”“×1K”),并两表笔短接,调节图3___“A”“B”重新调零后进行测量。

②再用伏安法测量其电阻,并设计图4电路,则电压表的另一端应接______(填a“b”),测量得电压表示数为4.50V,而电流表读数如图5所示,则所测的电阻为_________Ω

 

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