【題目】(題文)如圖所示的直角坐標系xOy中,在第一象限和第四象限分別存在垂直紙面向外和向里的勻強磁場,PQ是磁場的右邊界,磁場的上下區(qū)域足夠大,在第二象限存在沿x軸正方向的勻強電場,一個質量為m,電荷量為+q的帶電粒子從x軸上的M點以速度v0垂直于x軸沿y軸正方向射入電場中,粒子經(jīng)過電場偏轉后從y軸上的N點進入第一象限,帶電粒子剛好不從y軸負半軸離開第四象限,最后垂直磁場右邊界PQ離開磁場區(qū)域,已知M點距離原點O的距離為,N點距離原點O的距離為,第一象限的磁感應強度滿足,不計帶電粒子的重力,求:
(1)勻強電場的電場強度為多大?
(2)第四象限內的磁感應強度多大?
(3)若帶電粒子從進入磁場到垂直磁場右邊界離開磁場,在磁場中運動的總時間是多少?
【答案】(1) (2) (3)
【解析】試題分析(1)根據(jù)帶電粒子在電場中做類平拋運動的規(guī)律即可求解電場強度;(2)根據(jù)題意畫出帶電粒子的運動軌跡圖,根據(jù)帶電粒子在有界勻強磁場運動的特點即可求第四象限的磁感應強度;(3)求帶電粒子在兩個磁場運動的周期和圓心角,即可求出帶電粒子在磁場中運動的總時間。
(1)設帶電粒子在電場中運動的加速度為a
根據(jù)牛頓第二定律得:
粒子沿y軸方向:
粒子沿x軸方向:
解得:
(2)粒子沿x軸方向勻加速運動,速度
進入磁場時與y軸正向夾角
解得
進入磁場時速度大小為
其運動軌跡,如圖所示
在第一象限由洛倫茲力提供向心力得:
解得:
由幾何知識可得粒子第一次到達x軸時過A點,因ON滿足: ,所以NA為直徑。
帶電粒子剛好不從y軸負半軸離開第四象限,滿足: ,解得
根據(jù): ,解得:
(3)帶電粒子到達D點時,因為
F點在H點的左側,帶電粒子不可能從第一象限垂直磁場邊界離開磁場
帶電粒子在第一象限運動周期
帶電粒子在第四象限運動周期
帶電粒子在磁場中運動時間滿足
解得: (n=0,1,2,3……)
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【題目】某同學準備自己動手制作一個歐姆表,可以選擇的器材如下:
①電池E(電動勢和內阻均未知)
②表頭G(刻度清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,內阻未知)
③電壓表V(量程為1.5 V,內阻Rv = 1000 Ω)
④滑動變阻器R1(0~10 Ω)
⑤電阻箱R2(0~1000 Ω)
⑥開關一個,理想導線若干
(1)為測量表頭G的量程,該同學設計了如圖甲所示電路。圖中電源即電池E。閉合開關,調節(jié)滑動變阻器R1滑片至中間位置附近某處,并將電阻箱阻值調到40 Ω時,表頭恰好滿偏,此時電壓表V的示數(shù)為1.5 V;將電阻箱阻值調到115 Ω,微調滑動變阻器R1滑片位置,使電壓表V示數(shù)仍為1.5 V,發(fā)現(xiàn)此時表頭G的指針指在如圖乙所示位置,由以上數(shù)據(jù)可得表頭G的內阻Rg =______Ω,表頭G的量程Ig =_____mA。
甲 乙 丙 丁
(2)該同學接著用上述器材測量該電池E的電動勢和內阻,測量電路如圖丙所示,電阻箱R2的阻值始終調節(jié)為1000 Ω。圖丁為測出多組數(shù)據(jù)后得到的圖線(U為電壓表V的示數(shù),I為表頭G的示數(shù)),則根據(jù)電路圖及圖線可以得到被測電池的電動勢E =______V,內阻r =______Ω。(結果均保留兩位有效數(shù)字)
(3)該同學用所提供器材中的電池E、表頭G及滑動變阻器制作成了一個歐姆表,利用以上(1)(2)問所測定的數(shù)據(jù),可知表頭正中央刻度為____Ω。
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【題目】如圖所示,水平面由光滑的AB段和BC兩段組成,BC又與光滑的豎直面內的半圓形導軌在C點相接,C點放置一個質量為m的小球,導軌半徑為R。AB段長度等于BC段,B點時彈簧處于原長,現(xiàn)用外力將一個質量為2m的小球緩慢壓縮彈簧后靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧,當它經(jīng)過C點時兩球發(fā)生彈性相碰,放在C點的小球進入導軌后完成半個圓周運動落到B點。已知重力加速度為g,BC兩點的距離為l,緩慢壓縮彈簧后,彈簧的彈性勢能為Ep。求:
(1)兩球相碰后放在C點的小球的速度大小v1;
(2)兩球相碰后放在B點的小球的速度大小v。
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【題目】氫原子的能級示意圖如圖所示,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時,會輻射出若干種不同頻率的光,若用這些光照射逸出功為4.54eV的鎢時,下列說法中正確的是
A. 氫原子能輻射4種不同頻率的光子
B. 氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應
C. 氫原子輻射一個光子后,氫原子的核外電子的速率增大
D. 鎢能吸收兩個從n=4向n=2能級躍遷的光子而發(fā)生光電效應
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【題目】如圖所示,CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行光滑導軌,導軌固定不動,間距為L,在水平導軌的左側存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場,磁感應強度大小為B。導軌的右端接有一電阻R,左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接。將一阻值也為R,質量為m的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放,導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處。己知導體棒與水平導軌接觸良好,則下列說法中正確的是
A. 電阻R的最大電流為
B. 電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh
C. 磁場左右邊界的長度d為
D. 流過電阻R的電荷量為
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【題目】已知一足夠長的傳送帶與水平面的傾角為θ,以一定的速度勻速運動,某時刻在傳送帶適當?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖甲所示),以此時為t=0記錄了小物塊之后在傳送帶上運動速度隨時間的變化關系(如圖乙所示),圖中取沿斜面向上的運動方向為正方向,,已知傳送帶的速度保持不變,則
A. 物塊在內運動的位移比在內運動的位移小
B. 若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,那么
C. 內,傳送帶對物塊做功為
D. 內物塊動能變化量大小一定小于物體與皮帶間摩擦而產(chǎn)生的熱量
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【題目】利用電壓表和電阻箱可以測量電池的電動勢和內電阻,某同學找到了如下的器材:電池組(電動勢約為6.0V,內阻約為1Ω),靈敏電流計G(滿偏電流Ig=100μA,內阻Rg=100Ω),定值電阻,定值電阻,變阻箱 (阻值范圍0~9.9Ω可調),開關、導線若干。該同學發(fā)現(xiàn)還需要一個合適的電壓表,于是把上述G表改裝成電壓表.
(1)將G表改裝成量程為6V的電壓表,需將G表與________(選填或)串聯(lián).
(2)為了準確地測量出電池組的電動勢和內電阻,請在圖甲虛線框中把實驗電路圖補充完整,并在對應的電阻旁邊標上(或),如果為變阻箱,請補充完整其符號._____
(3)某次測量,電壓表示數(shù)如圖乙,其讀數(shù)為 _______ V.
(4)經(jīng)過多次測量,得出圖丙所示的圖像,由圖可求得該電池組的電動勢為_______V,內阻為_______Ω(結果保留兩位有效數(shù)字).
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【題目】某種光學元件有兩種不同透明物質I和透明物質II制成,其橫截面積如圖所示,O為AB中點,∠BAC=30°,半圓形透明物質I的折射率為 ,透明物質II的折射率為n2。一束光線在紙面內沿O點方向射入元件,光線與AB面垂線的夾角到θ時,通過觀察發(fā)現(xiàn)此時從AC面恰好無光線射出,在BC面有光線垂直射出;
①該透明物質II的折射率n2;
②光線在透明物質II中的傳播速率大小v;
③ 光線與AB面垂線的夾角 的正弦值。
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【題目】如圖所示,T為理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為5∶1. A1、A2為理想交流電流表,V1、V2為理想交流電壓表,R1、R2為定值電阻,R3為光敏電阻(阻值隨光照強度的增大而減小),原線圈兩端電壓u=(V),以下說法正確的是
A. 當光照增強時,電壓表V1示數(shù)為V保持不變
B. 當光照增強時,電壓表V2示數(shù)變大
C. 通過電流表A1的電流方向每秒變化50次
D. 當光照增強時,電流表A1、A2示數(shù)同時變大
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