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如图所示,在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区城。磁...

如图所示,在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区城。磁场的磁感应强度为B=5T,方向水平并垂直纸面向里,一质量为m=8×10-3kg、带电荷量为q=2×10-4C的带正电微粒运动到P点时,速度v=40m/s,与水平方向的夹角为60°,重力加速度g10m/s²。

(1)若该微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做直线运动,求此区域内电场强度的大小和方向;

(2)若该微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做匀速圆周运动,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径。求此时电场的大小、方向及该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离。

 

(1)V/m,方向与此时P点速度方向相同(2)800m 【解析】 (1)由于带电微粒可以在电场磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做直线运动,表明带电微粒所受的电场力和重力、洛伦益力三力平衡+带电微粒做匀速运动,受力如图   由于 所以 解得 E的方向与此时P点速度方向相同 (2)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。 因此电场的方向竖直向上   设电场强度为E则有,即 设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R.根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有: 解得: 依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,该微粒运动最高点与水平地面间的距离:  
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上海到南京的高铁平均速度达到v1=288km/h,为确保安全,在铁路与公路交叉的道口处需装有自动信号灯。当列车还有一段距离才到达公路道口时,道口应亮出红灯,警告未越过停车线的汽车迅速制动。已越过停车线的汽车赶快通过如果汽车通过道口的速度v2=36km/h,停车线至道口栏木的距离与s0=5m,道口宽度s=26m,汽车长1=15m。并把火车和汽车的运动都看成匀速直线运动。问

(1)列车离道口的距离L至少为多少时亮红灯,才能确保已越过停车线的汽车安全驶过道口?

(2)实际情况下,还应考虑到关闭栏木需要的时间以及预留的安全时间共t1=3s,实际情况下在列车离道口至少多远时,道口就应该亮起红灯发出警告?

 

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(a)为通过实验测得的某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强特性曲线,测试时,磁敏电阻的轴线方向与磁场方向垂直。

(1)试结合图(a)简要回答,磁感应强度B0.4~1.2T内成线性变化,则当B0.4~1.2T范围内时,磁敏电阻的阻值与磁场B的关系为_______________

(2)某同学想利用磁敏电阻图(a)所示特性曲线测试某匀强磁场,设计电路如图(b)所示,磁敏电阻与开关、电源和灵敏电流表连接,匀强磁场的方向如图(b)所示,请指出本实验装置的错误之处__________________

(3)某同学想要验证磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线的准确性,需要测定B0.4~1.2T范围内磁敏电阻的阻值,有如下器材:

A.电流表A(量程2 mA,内阻约为5 Ω)

B.电流表A:(量程0.6 A,内阻约为1Ω)

C.电压表V(量程15 V,内阻约为3kΩ)

D.电压表V(量程3V,内阻约为1kΩ)

E. 滑动变阻器R1(0~10 Ω,额定电流为2 A)

F.滑动变阻器R2(0~6 kΩ,额定电流为0.3 A)

G.电源E(电动势12 V,内阻较小)

H.导线、开关若干:

①则电流表选____________,电压表选__________,滑动变阻器选_________

②在线框内画出你设计的测量磁敏电阻的电路图_______

 

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如图甲所示,在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一宽度为d的遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连、准确调整好气垫导轨,质量为M的滑块在細线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

(1)滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到电压一时间图象如图乙所示,t1t2、dm、M已知,要测量滑块的加速度,还需要测量的物理量是_________,并写出加速度的表达式:_______________

(2)若要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,则要验证的表达式为_________________________。(用相应物理量的符号表示)

 

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用相同金属材料制成的两根粗细均匀的电阻丝质量分别为m1m2横截面积分别为S1S2.若电阻丝两端加相同的电压垂直于磁场方向放入同一匀强磁场中两电阻丝所受的安培力F1F2的大小关系为(  )

A. m1m2S1S2F1F2

B. m1m2S1S2F1F2

C. m1m2S1S2F1F2

D. m1m2S1S2F1F2

 

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如图所示,在xOy平面内存在着破感应强度大小为B的匀强磁场,第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向里,第三象限内的磁场方向垂直纸面向外。P(-L,O)、Q(O,-L)为坐标轴上的两个点。现有一电子从P点沿PQ方向射出,不计电子的重力

A. 若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线,则电子在磁场中运动的轨道半径为L

B. 若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子运动的路程一定为2πL

C. 若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子在Q点速度方向与y轴正向的夹角可能为45°135°

D. 若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子运动的路程可能为πL,也可能为2πL

 

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