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如图所示,在竖直平面内的xOy坐标系中,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第三...

如图所示,在竖直平面内的xOy坐标系中,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第三、四象限存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。紧贴x轴水平放置一长为3d的绝缘弹性薄板MNMN关于y轴对称。一带正电的粒子以速度v0P点(0)沿x轴正方向射入电场,恰好从N点进入磁场。粒子进入磁场后立即撤去电场。粒子在磁场运动过程中与绝缘弹性薄板碰撞两次后恰好从M点进入第二象限,假设粒子与弹性板碰撞时,既无电荷转移,也无动能损失,入射速度方向和反射速度方向的关系类似光的反射。已知粒子的质量为m,电量为q,不计粒子重力。求:

(1)匀强电场的电场强度E的大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;

(3)若在第二象限施加一区域为圆形的匀强磁场,磁感应强度大小也为B,粒子飞出磁场区域后恰能水平经过P点,求粒子从M点运动到P点的时间t

 

(1);(2);(3) 【解析】 (1)在N点进行速度的分解,如图所示,根据速度位移关系可得 竖直方向 解得 则有 则 所以 竖直方向根据位移速度关系可得 解得 (2)粒子在磁场运动过程中与绝缘弹性薄板碰撞两次后恰好从M点进入第二象限,轨迹如图所示,根据几何关系可得粒子在磁场中的运动半径为 根据洛伦兹力提供向心力 得 解得 (3)粒子从M点射出磁场后运动轨迹如图所示,设粒子从C点进入圆形磁场,从D点离开圆形磁场,根据几何关系可得粒子在圆形磁场中运动的轨迹对应的圆心角也为θ,半径也为R,C点到x轴的距离为 则 粒子从M点运动到P点的时间  
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如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨固定在竖直平面内,导轨间距为L,下端连接阻值为4r的定值电阻,导轨电阻不计。整个装置处在匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直导轨平面向里。一质量为m的金属棒ab接入回路的电阻为r,在大小为3mg方向竖直向上的拉力作用下开始运动。金属棒始终保持水平且与导轨接触良好,重力加速度为g,求:

(1)金属棒所能达到最大速度vm的大小;

(2)金属棒从静止开始沿导轨上滑h,此时已达到最大速度,这一过程中金属棒上产生的焦耳热Qr

 

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如图所示,竖直平面内存在水平向右的匀强电场,及垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=1T。竖直放入一光滑且绝缘的四分之一圆弧轨道MN,圆心为OON沿竖直方向,OM沿电场方向,半径R=0.8m。一质量m=2×104kg,电荷量q=5×105C的小球恰能静止在P点,且OPON夹角θ=。(重力加速度g=10m/s2sin=0.6cos=0.8)求:

(1)电场强度的大小;

(2)将小球从M点无初速度释放,小球滑到N点的速度大小及对轨道的压力大小。

 

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静息电位是细胞膜未受刺激时,存在于细胞膜两侧的电势差。如图所示,某神经纤维的静息电位为0.04V,细胞膜厚度为8×109m。若膜中的电场视为匀强电场,钾离子K+所带电荷量为1.6×1019C,从膜外穿入膜内的过程中,求:

(1)钾离子K+所受电场力F的大小;

(2)电场力对钾离子K+所做的功W

 

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为测量某种合金材料的电阻率,某同学选取了一个长为L的圆柱形合金材料器件进行实验:

(1)用螺旋测微器测量该器件的直径,读数如图甲所示,直径d=_________mm

(2)为精确测量合金材料的电阻率,该同学利用以下器材,设计了如图乙所示的电路图。其中:

待测器件Rx约为450Ω;

电流表A(量程为5mA,内阻RA=120Ω);

电压表V(量程为10V,内阻RV约为2kΩ);

定值电阻R0=40Ω;

滑动变阻器R0-20Ω);

蓄电池E(电动势约为l2V,内阻很小);

开关K及导线若干。

①根据实验电路图,把图丙的实物图补充完整;

______

②该同学在正确连接好电路后测量了多组UI值,并描绘了IU图像,如图丁所示。求得该图线的斜率k=5.0×104A/V,可得该器件的电阻Rx=_________Ω。再根据得到合金材料的电阻率。

 

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目前我国民用干电池已列入无公害电池。为测定一节废旧干电池的电动势和内阻,某同学设计了如图甲所示的电路图:

(1)该同学测得多组电压、电流值,并作出UI图像,如图乙所示。由图像可得,电动势E=_______V,内阻r=________Ω;

(2)该方案所测得的内阻偏小,这属于系统误差。引起该误差的主要原因是_____(选填“A“或“B”)。

A.电流表的分压    B.电压表的分流

 

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