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在图示的xOy平面中,存在一匀强磁场,磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内,磁场...

在图示的xOy平面中,存在一匀强磁场,磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内,磁场方向垂直于xOy平面。一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子,t=0时刻,由原点O出发,以初速度v沿x轴正方向运动。一段时间后,粒子经过y轴上坐标为(0,a)P点,忽略重力的影响。

(1)如果P点在该圆形磁场区域以内,要使该粒子经过P点,试求该匀强磁场磁感应强度B1的大小和方向以及该粒子经过P点的时刻。

(2)如果P点在该圆形磁场区域以外,要使该粒子与y轴正方向成30°角斜向左上方经过P点,试求该圆形磁场的半径R以及磁感应强度B2的大小和方向.

 

(1),方向垂直xOy平面向里; (2);,方向垂直xOy平面向里. 【解析】 (1)如图所示,该粒子在磁场中作圆周运动的半径 ① 由洛伦兹力提供向心力,有 ② 解①②得: ③ 磁场方向垂直xOy平面向里 ④ 该粒子做圆周运动的周期 ⑤ 该粒子经过P点的时刻 ⑥ (2)如图所示,作出入射速度与出射速度角的平分线OC,交出射速度反向延长线PC于C点。 则圆形磁场的半径R=OC,轨迹圆心O1,轨迹半径r2=O1C 由几何关系知:2Rcos30°=a, 得 ⑦ 又2r2cos30°=R,故 ⑧ 洛伦兹力做向心力,有 ⑨ 解⑧⑨得:,磁场方向垂直xOy平面向里 ⑩
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图甲是示波管的原理图,图乙是荧光屏的平面图。当偏转电极XX′、YY′上都不加电压时,电子束将打在荧光屏的中心点形成一个亮斑;已知电子枪的加速电压U1=5000V(电子从灯丝上逸出时的初速度不计),电子的荷质比e/m≈l.8×1011C/kg,偏转电极YY′的长度L=8cm,板间距离d=8mm,Y偏转电极右端与屏之间的水平距离S=20cm,求:

(1)YY′电极加上恒定电压Uy=50V,而XX′电极不加电压时,电子离开YY′偏转电场时Y方向偏移量y1.

(2)在上一问中电子击中荧光屏的位置坐标?

(3)YY′电极加上恒定电压Uy=50V,同时在XX′电极加上如图丙的电压时,请在图乙中定性地画出电子击中荧光屏上时显示的图像(不用计算)。

 

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下图为导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源,滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=8.0×10-5T/A.已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行x=5m后获得的发射速度v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。

(1)求发射过程中滑块滑行的加速度和电源提供的电流各是多大?

(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的平均输出功率多大?(保留两位有效数字)

 

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某实验小组的几位同学利用酸奶做成图甲所示的原电池,并测量其电动势和内电阻.

(1)他们先选择多用电表直流电压“1V”档粗测该电池的电动势,表盘指针如图乙所示,则该酸奶电池的电动势约为________V,该测量值_________(填大于”、“等于小于”)真实值。

(2)该电池的内阻大约为100~300Ω,为了较准确地测量出该电池的内阻,他们设计了如图丙所示的实验电路.请从下列器材中选择合适的电流表A和变阻器R,电流表A应选择__________,变阻器R应该选择________(均填序号)

①量程为0.6A的电流表(内阻RA=1Ω):

②量程为5mA的电流表(内阻RA=100Ω):

③量程为100μA的电流表(内阻RA=200Ω):

④阻值为0~1000Ω的滑动变阻器

⑤最大阻值为999.9Ω的电阻箱(图丙)

(3)在记录了实验数据后,他们根据实验数据作出图丁曲线,则该电源的电动势E=________V(保留2位有效数字),内阻r=_______Ω.(保留3位有效数字)

 

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如图,在绝缘光滑水平面上C点固定一个正的点电荷甲,另一个带负电的小球乙仅受甲的库仑力作用沿椭圆轨道I运动(甲、乙均可视为质点),C点是椭圆轨道的其中一个焦点。小球乙在某一时刻经过A点时因速度大小突然发生改变(电量不变)而进入以C为圆心的圆形轨道做匀速圆周运动,以下说法正确的是

A. 在甲电荷的电场中,轨道I上的各点,D点的电势最高

B. 乙球在轨道I运动时,经过D点时系统的电势能最大

C. 乙球在两个轨道运动时,经过A点的加速度大小相等

D. 乙球从轨道I进入轨道运动时,系统的总能量减小

 

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图甲是手机用锂电池,图乙是某型号超级电容器,两者的内阻均不计。如果将充满电的甲和乙的电量完全放完,甲可以释放电量Q1,同时对外做功W1:乙可以释放电量Q2.同时对外做功W2。则以下关系正确的是

A. Q1> Q2    B. Q1< Q2    C. W1> W2    D. W1< W2

 

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