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如图9所示,串联阻值为R的闭合电路中,边长为L的正方形区域abcd存在一个方向垂直纸面向外、磁感应强度均匀增加且变化率为的匀强磁场,abcd的电阻值也为R,其他电阻不计.电阻两端又向右并联一个平行板电容器.在靠近M板处由静止释放一质量为m、电量为+q的带电粒子(不计重力),经过N板的小孔P进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为B的圆形匀强磁场,已知该圆形匀强磁场的半径为.求:

(1)电容器获得的电压;

(2)带电粒子从小孔P射入匀强磁场时的速度;

(3)带电粒子在圆形磁场中运动的轨道半径和它离开磁场时的偏转角.

解:(1)根据法拉第电磁感应定律,闭合电路的电动势为:  (2分)

根据闭合电路的欧姆定律,闭合电路的电流为:         (1分)

电阻获得的电压                                        (1分)

因电容器与电阻是并联的,故电容器获得的电压            (2分)

(2)带电粒子在电容器中受到电场力作用而做匀加速直线运动,

根据动能定理有:                        (2分)

得到带电粒子从小孔射入匀强磁场时的速度为:        (2分)

(3)带电粒子进入圆形匀强磁场后,洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力,

有:                             (2分)

粒子在圆形匀强磁场运动的半径为:     (2分)

又圆形磁场的半径,即               (1分)

根据左手定则,带电粒子在圆形磁场向右转过的圆周(如右图所示),

故它离开磁场时的偏转角为90°.                        (2分)

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2007?海淀区模拟)
(1)在用单摆测定重力加速度的实验中,
①为了减小测量误差,如下措施中正确的是
CDE
CDE

A.单摆的摆角应尽量大些
B.摆线应尽量短些
C.摆球的体积较小、质量较大
D.测量周期时,应取摆球通过最低点做为计时的起、终点位置
E.测量周期时,应测摆球30~50次全振动的时间算出周期
F.将拴着摆球的摆线平放在桌面上,将摆线拉直后用米尺测出摆球球心到摆线某点O间的长度作为摆长,然后将摆线从O点吊起
②某学生在实验中,测出了多组摆长l和周期T的值,然后作出T2-l图线如图1所示,并已测量计算出图线的斜率为k.则由斜率k求重力加速度的公式是g=
2
k
2
k

(2)在把电流表改装成电压表的实验中,要将量程为200μA的电流表G改装为量程为5V的电压表,需先用如图2所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内电阻Rg
①在测量Rg的实验中,有如下的主要实验器材供选择:
A.滑动变阻器(阻值范围0-200Ω)
B.滑动变阻器(阻值范围0-1750Ω)
C.电阻箱(阻值范围0-999.9Ω)
D.电阻箱(阻值范围0-99999.9Ω)
E.电源(电动势6V,内阻0.3Ω)
F.电源(电动势12V,内阻0.6Ω)
为提高测量精度,变阻器R2应选用
D
D
,电源E最好选用
F
F
.(填入选用器材的字母代号)
②若测得Rg=500Ω,为完成上述改装,需要用一个
2.45×104
2.45×104
Ω的电阻与电流表串联.
③用改装成的电压表,按图3所示的电路测量未知电阻Rx.图4是电路中所需要的器材(虚线框内为上述已改装好的电压表),请按电路图画出连线,将所示器材连接成实验电路.(要求在闭合开关前,滑动变阻器的滑动头处于正确位置)
④若测量未知电阻Rx时,电流表的读数为0.20A,而改装后的电压表的表头(刻度盘仍为原电流表的刻度)示数如图5所示,那么Rx的测量值为
15
15
Ω.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2010?丰台区一模)(1)①某同学用下图所示的实验装置进行“探究恒力做功与动能改变的关系”实验,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小实验误差,除了要求钩码的质量远小于小车的质量外,在实验中应该采取的必要措施是
平衡摩擦力
平衡摩擦力


②打点计时器使用50Hz的交流电.下图是钩码质量为0.03kg时实验得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置.

表:纸带的测量结果
测量点 S(cm) v(m/s)
O 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C
E 9.41 0.60
③实验测得小车的质量为0.22kg.此同学研究小车运动过程中A点到E点对应的拉力对小车做的功为0.023J,小车的动能变化为
0.022
0.022
J,这样在实验允许的误差范围内就说明“合力对物体做的功等于物体动能的变化”.
(2)某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝的长度为L,电阻约为20Ω,可提供的器材有:
A.电流表G,内阻RE=120Ω,满偏电流IE=3mA
B.电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~250mA
C.螺旋测微器
D.电阻箱(0-9999Ω,0.5A)
E.滑动变阻器RE(5Ω,1A)
F.干电池组(3V,0.05Ω)
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径.如图1所示为螺旋测微器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d=
0.266mm
0.266mm

②把电流表G与电阻箱串联当作电压表用.这块“电压表”最大能测量3V的电压,则电阻箱的阻值应调为R0=
880
880
Ω.
③设计实验电路图.图2中虚线框里只是他设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整.
④实验电路连接.请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线(图3).
⑤测量并计算电阻率.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G的示数为l1,电流表A的示数为l2.请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式ρ=
πd2I1(Rg-R0)
4L(I2-I1)
πd2I1(Rg-R0)
4L(I2-I1)

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2007?海淀区一模)(1)“验证动量守恒定律”实验和“研究平抛运动”实验,都要用到斜槽轨道装置,除此之外,这两
A.都需要测量下落小球的质量               B.都需要测量小球下落的高度
C.都要求小球多次从同一高度处滚下         D.都需要测量小球的直径
(2)某同学在将量程为500μA的电流表改装成电压表的过程中,为了尽量精确地测量该电流表的内阻,设计了如图1所示的电路.图中各个电表和元件的参数如下:

A.电流表A1,量程1.0mA,内阻约100Ω;
B.待测电流表A2,量程500μA,内阻约200Ω;
C.电源E,电动势3.0V,内阻不计;
D.滑动变阻器,阻值0~25Ω
E.电阻箱R1,阻值0~999.9Ω;
F.保护电阻R2,阻值约100Ω;
G.单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2
①试按照实验电路图将实物图2中的器材连接成实验电路.
②实验中该同学先合上S1,将S2接a点,调节滑动变阻器R,当电流表A2示数合理时,记下电流表A1的示数I;再将S2接b点,保持
滑动变阻器滑片位置
滑动变阻器滑片位置
不变,调节
电阻箱R1
电阻箱R1
,当电流表A1的示数仍等于I时,读取电阻箱的示数.
③电阻箱的示数如图3所示,由此可知电流表A2的内阻为
190.0
190.0
Ω.
④要将电流表A2改装成量程为2.0V的电压表V1,必须选一个阻值为
3.81×103
3.81×103
Ω的电阻与电流表串联.
⑤若用标准的电压表V0对改装的电压表V进行校准,试画出校准的实验电路图.

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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学准备用500μA的电流表改装成一块量程为2.0V的电压表.他为了能够更精确地测量电流表的内阻,设计了如图9所示的实验电路,图中各元件及仪表的参数如下:

图9

A.电流表G1(量程1.02mA,内阻约100Ω)

B.电流表G2(量程500μA,内阻约200Ω)

C.电池组E(电动势为3.0V,内阻未知)

D.滑动变阻器R(0—25Ω)

K.四旋钮电阻箱R1(总阻值9999Ω)

P.保护电阻及R2(阻值约100Ω)

C.开关S1,单刀双掷开关S2

(1)实验中该同学先合上开关S1,再将开关S2与a相连,调节滑动变阻器R,当电流表G2有某一合理的示数时,记下电流表G1的示数I;然后将开关S2与b相连,保持__________不变,调节________,使电流表G1的示数仍为I时,读取电阻箱的读数r.

(2)由上述测量过程可知,电流表G2内阻的测量值rg=_________.

(3)若该同学通过测量得到电流表G2的内电阻值为190Ω,他必须将一个________kΩ的电阻与电流表G2串联,才能改装为一块量程为2.0V的电压表.

(4)该同学把改装的电压表与标准电压表V0进行了核对,发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时,标准电压表V0的指针恰好如图10所示.由此可知,该改装电压表的百分误差为_________%.

图10

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