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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,其中电场强度为E,...

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,失去电荷变为中性粒子.(粒子的重力忽略不计)

(1)从O点射入右侧磁场的粒子速度多大;

(2)如果磁场的变化周期恒定为T=πm/Bq,要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子做曲线运动的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)荧光屏离开y轴的距离满足(2)的前提下,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:(1)因为粒子在速度选择器中运动时受力平衡,即,解得 (2)带电粒子进入y轴右侧之后,在磁场中运动的半径为 因为磁场的变化周期恒为,所以粒子在该磁场中运动半个周期所转过的角度为90°,任一时刻进入y轴右侧磁场的粒子其运动轨迹如图甲所示 为使粒子在磁场中运动满一个变化周期,荧光屏离开y轴的距离应该为 当=45°时,x的值最大,最大值为 (3)因为带电粒子在两个磁感应强度大小相等的磁场中运动的时间相等,所以其轨迹具有对称性,如图乙所示,其经过一个磁场变化周期之后的速度方向与x轴方向平行,且此时距x轴的距离为 式中的为粒子在变化的磁场中运动半个周期所转过的 角度,其余周期T的关系为,则 所以经过一个周期后,距x轴的距离为 由于只有在y轴的右侧才有变化的磁场,所以带电粒子最大转过的角度不会超过150°,如图丙所示,   即磁场的变化周期有一个最大值,,所以 考点:考查了带电粒子在组合场中的运动 【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题,首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况,再选择合适方法处理.对于匀变速曲线运动,常常运用运动的分解法,将其分解为两个直线的合成,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解;对于磁场中圆周运动,要正确画出轨迹,由几何知识求解半径  
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如图所示,用长为L的轻质细线将质量为m的小球悬挂于O点.小球在外力作用下静止在A处,此时细线偏离竖直的夹角为α.现撤去外力,让小球由静止释放,摆到最低点B时,细线被O点正下方的小钉子挡住,小球继续向左摆动到细线偏离竖直方向β(β<α)角时,垂直撞击挡板.此后,小球摆到右侧最高点时细线与竖直方向夹角也为β.不计空气阻力,忽略细线与钉子相互作用时的能量损失.求:

(1)小球在A处时,所受外力的最小值;

(2)小球第一次向左摆到B点前瞬间的向心加速度;

(3)小球与挡板垂直撞击过程中,挡板对小球做的功.

 

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现有一满偏电流为500μA,内阻为12×103Ω的灵敏电流计G,某同学想把它改装成中值电阻为600Ω的欧姆表,实验室提供如下器材:

A、一节干电池(电动势为15V)

B、电阻箱R1(最大阻值9999Ω)

C、电阻箱R2(最大阻值9999Ω)

D、滑动变阻器R3(0—100Ω)

E、滑动变阻器R4(0—1kΩ)

F、导线若干及两个接线柱

(1)请在方框内把改装后的电路图补画完整,并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号(B~E)。

(2)电路中的电阻箱,阻值应调为_      Ω。

(3)用改装后的欧姆表测一待测电阻,读出电流计的示数为200μA,则待测电阻阻值为_______Ω。

 

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某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功。实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动。图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点,相邻的两计数点之间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz

1)可以判断纸带的________(填左端右端)与木块连接。根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度vAvB,其中vA________m/s。(结果保留两位有效数字)

2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还应测量的物理量是________。(填入物理量前的字母)

A.木板的长度L

B.木块的质量m1

C.重物的质量m2

D.木块运动的时间t

 

3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式WAB________。(用vAvB和第(2)问中测得的物理量的符号表示)

 

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如图所示,两根等高光滑的四分之一圆弧轨道,半径为r、间距为L,轨道电阻不计,在轨道顶端连有一阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低点cd开始,在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动到ab处,则该过程中()

A.通过R的电流方向为由b→a

B.通过R的电流方向为由a→b

C.R上产生的热量为

D.流过R的电量为

 

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如图甲所示,用竖直向上的力F拉静止在水平地面上的一物体,物体在向上运动的过程中,其机械能E与位移的关系如图乙,其中AB为曲线,其余部分为直线,下列说法正确的是:(     

A0-X1过程中,物体所受拉力不变

BX1-X2过程中,物体的加速度先减小后增大

C0-X3过程中,物体的动能先增大后减小

D0-X2过程中,物体克服重力做功的功率一直增大

 

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