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(22分)如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径...

(22分)如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B,现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力。求:

(1)微粒在磁场中运动的周期;

(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间;

(3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1) (2)  (n=2,3,4……)。    (n=2,4,6……);     (n=3,5,7……) (3) 【解析】(1)由    (2分)             (2分) 得         (1分) (2)粒子的运动轨迹将磁场边界分成n等分(n=2,3,4……) 由几何知识可得: ;(2分)   ;   (2分) 又               得   (n=2,3,4……)     (2分) 当n为偶数时,由对称性可得    (n=2,4,6……)   (2分) 当n为奇数时,t为周期的整数倍加上第一段的运动时间,即      (n=3,5,7……)            (2分) (3)由几何知识得  ;     (2分) 且不超出边界须有:       (2分) 得                    当n=2时 不成立,如图 比较当n=3、n=4时的运动半径, 知 当n=3时,运动半径最大,粒子的速度最大.      (2分) 得:             (1分)
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(18分)质量为m,长为L的矩形绝缘板放在光滑水平面上,另有一质量为m,带电量为q的小物块沿板的上表面以某一初速度从左端A水平向右滑上该板,整个装置处于竖直向下,足够大的匀强电场中,小物块沿板运动至右端B恰好停在板上.若强场大小不变而方向反向,当小物块仍由A端以相同的初速度滑上板面,则小物块运动到距A端的距离为板长2/3处时,就相对于板静止了。

(1)通过计算说明小物块带何种电荷?匀强电场场强的大小E是多少?

(2)撤去电场,在绝缘板上距A端为6ec8aac122bd4f6e处固定一质量可以忽略的挡板,小物块以相同初速度滑上绝缘板,与该挡板发生弹性正碰,求6ec8aac122bd4f6e至少多大时,小物块不会从绝缘板上掉下。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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(14分)在温哥华冬奥会上,中国冰雪健儿取得了优异成绩,尤其是跳台滑雪项目有了较大突破。现将此运动简化为如下模型。运动员穿着滑雪板,从跳台水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,如图所示。设运动员连同滑雪板的总质量m=50 kg,从倾角θ=37°的坡顶A点以速度说明: 6ec8aac122bd4f6e=20m/s沿水平方向飞出,恰落到山坡底的水平面上的B处。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)运动员在空中飞行的时间t和AB间的距离s

(2)运动员落到水平面上的B处时顺势屈腿以缓冲,使他垂直于水平面的分速度在t=0.20s的时间内减小为零。试求缓冲过程中滑雪板对水平面的平均压力大小。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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(10分)某同学为了测量电流表G的内阻和一段电阻丝AB的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路.已知滑片P与电阻丝有良好的接触,其他连接导线电阻不计.现有以下器材:

A.待测电流表G(量程为60mA,内阻Rg);B.一段粗细均匀的电阻丝AB(横截面积为S=1.0×10-7m2,总长度为L=60 cm);C.定值电阻R=20Ω说明: logo1;D.电源E(电动势为6V,内阻不计);E.毫米刻度尺;F.电键S,导线若干

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)按照电路图在图乙上用笔画线代替导线连接好电路,闭合电键S,调节滑片P的位置,测出电阻丝AP的长度L和电流表的读数I;改变P的位置,共测得5组L与I的值.

(2)根据测出的I的值,计算出6ec8aac122bd4f6e的值,并在坐标纸上描出了各数据点(L6ec8aac122bd4f6e),如图丙所示,请根据这些数据点在图丙上作出6ec8aac122bd4f6e-L的图象.

(3)由6ec8aac122bd4f6eL的图象可得待测电流表内阻Rg=________Ω,电阻丝电阻率ρ=_________Ω·m.(结果保留两位有效数字)

(4)实验所提供的器材中,如果电源E的内阻未知且不能忽略,其他条件不变,则(   )

A.仍能测出Rgρ                                        B.Rgρ均不能测出

C.只能测出Rg                                                  D.只能测出ρ

 

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(8分)我市第一中学物理兴趣小组的同学,打算用单摆测定当地重力加速度。

(1)用刻度尺测得摆长为6ec8aac122bd4f6e,测量周期时用到了秒表,长针转一周的时间为30s,表盘上部的小圆共15大格,每一大格为1min,该单摆摆动n=50次时,长短针的位置如图所示,所用时间为t=________s。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(2)用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=__________(不必代入具体数据)。

(3)若有一位同学在实验时测出多组单摆的摆长l和振动周期T,作出T  26ec8aac122bd4f6e图象,就可以求出当地重力加速度.理论上T 26ec8aac122bd4f6e图象是一条过坐标原点的直线,该同学根据实验数据作出的图象如图所示.

①造成图象不过坐标原点的原因最有可能是___。

②由图象求出的重力加速度g=_______m/s2(取π2=9.87)。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图,光滑斜面的倾角为6ec8aac122bd4f6e,斜面上放置一矩形导体线框abcdab边的边长为l1bc边的边长为l2,线框的质量为m,电阻R,线框通过细棉线绕过光滑的滑轮与重物相边,重物质量为M,斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的,且线框ab边始终平行底边,则下列说法正确的是:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.线框进入磁场前运动的加速度为6ec8aac122bd4f6e 

B.线框进入磁场时匀速运动的速度为6ec8aac122bd4f6e

C.线框做匀速运动的总时间为6ec8aac122bd4f6e

D.该匀速运动过程产生的焦耳热为6ec8aac122bd4f6e

 

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