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【题目】如图所示,在xoy平面内有和它垂直的范围足够大且方向向里的匀强磁场,磁感强度大小为B。质量为,带电量为+q的粒子,从点以某一初速度垂直射入磁场,不计重力,其轨迹与x轴交于M点,与y轴交于N点(图中M、N未画出)。求:

(1)粒子初速度方向与x轴正向夹角θ 的正切值

(2)粒子初速度v的大小;

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,作出运动轨迹,由几何关系即可求解;
(2)根据几何关系求出半径R,根据洛伦兹力提供向心力公式即可求解.

(1)磁场方向垂直坐标平面向里时,粒子初速度方向与x轴的夹角为θ,射入磁场做匀速圆周运动,由几何关系可作出轨迹如图所示:


设圆半径为R,由数学关系得:

由①②解得:
所以θ=arctan

(2)由①②解得:R=
由洛伦兹力提供向心力得:Bqv=m
解得:

练习册系列答案
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【题目】如图所示,电源内阻不能忽略,当滑动变阻器R2的滑动触头P向左滑动时,下列说法中正确的是( )

A. L变暗

B. 电容器C上的电荷量变大

C. 电阻消耗功率变大

D. 两端的电压变化量的绝对值小于两端的电压变化量的绝对值

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【题目】如图轨道Ⅲ为地球同步卫星轨道,发射同步卫星的过程可以筒化为以下模型:先让卫星进入一个近地圆轨道Ⅰ(离地高度可忽略不计),经过轨道上点时点火加速,进入椭圆形转移轨道Ⅱ。该椭圆轨道Ⅱ的近地点为圆轨道Ⅰ上的点,远地点为同步圆轨道Ⅲ上的点。到达远地点时再次点火加速,进入同步轨道Ⅲ。已知引力常量为,地球质量为,地球半径为,飞船质量为,同步轨道距地面高度为当卫星距离地心的距离为时,地球与卫星组成的系统的引力势能为(取无穷远处的引力势能为零),忽略地球自转和喷气后飞船质量的変化,问:

(1)在近地轨道Ⅰ上运行时,飞船的动能是多少?

(2)若飞船在转移轨道Ⅱ上运动过程中,只有引力做功,引力势能和动能相互转化。已知飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行中,经过点时的速率为,则经过点时的速率多大?

(3)若在近地圆轨道Ⅰ上运行时,飞船上的发射装置短暂工作,将小探测器射出,并使它能脱离地球引力范围(即探测器可以到达离地心无穷远处),则探测器离开飞船时的速度(相对于地心)至少是多少?(探测器离开地球的过程中只有引力做功,动能转化为引力势能)

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【题目】下列说法正确的是

A. 原子核的质量大于组成它的核子的总质量,这个现象叫做质量亏损

B. 玻尔认为,原子中电子轨道是量子化的,能量也是量子化的

C. 在光电效应实验中,某金属的截止频率对应的波长为λ0,若用波长为λ(λ>λ0)的单色光照射该金属,会产生光电效应

D. 爱因斯坦提出质能方程E=mc2,其中E是物体以光速c运动时的动能

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【题目】如图所示,空间有两个宽度分别为L2L的有界匀强磁场区域,磁感应强度大小都为B,左侧磁场方向垂直于纸面向里,右侧磁场方向垂直于纸面向外,abcd是一个均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,线框以垂直于磁场边界的速度v匀速通过两个磁场区域,在运动过程中,线框abcd两边始终与磁场的边界平行。设线框cd边刚进入磁场的位置为x=0x轴正方向水平向右,从线框ad边刚进入磁场开始到整个线框离开磁场区域的过程中,线框受到的安培力F(规定水平向右为正方向)随着位置x变化的图像正确的是

A. B.

C. D.

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【题目】如图所示,两根平行的光滑金属导轨与水平面成53°放置,两导轨上端接了一个Ω的定值电阻,导轨电阻忽略不计,在水平虚线P、Q间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的宽度为d = 1.0 m.导体棒、b的质量分别为,电阻。现将它们分别从图中M、N处同时由静止释放,两棒向下滑动中与导轨始终垂直且接触良好,当刚穿出磁场时,正好进入磁场,且都是匀速穿过磁场区域。取重力加速度g = 10m/s2,sin53° = 0.8,cos53° = 0.6,不计电流间的相互作用,求:

(1)从开始释放起到棒刚穿出磁场止,这个过程中,导体棒上消耗的电能?

(2)从开始释放起到两棒相遇所用的时间以及相遇点与Q的距离(结果可以用分数表示)

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【题目】实验小组用图甲所示的装置既可以探究加速度与合力的关系,又可以测量当地的重力加速度。装置中的物块下端连接纸带,砂桶中可放置砂子以便改变物块所受到力的大小,物块向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出,现保持物块质量不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验,得到多组aF(F为力传感器的示数大小等于悬挂滑轮绳子的拉力),不计滑轮的重力。

(1)某同学根据实验数据画出了a-F关系图线如图乙所示,则由该图像可求得物块的质量m=___________kg,当地重力加速度g=___________m/s2(结果均保留两位有效数字)

(2)改变砂桶和砂的总质量M使物块获得不同大小的加速度a,则实验得到的加速度a的值可能是___________(选填选项前的字母)

A12.0m/s2B10.0m/s2C6.5m/s2D8.2m/s2

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【题目】小孩站在岸边向湖面依次抛出三石子,三次的轨迹如图所示,最高点在同一水平线上.假设三个石子质量相同,忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是(  )

A. 三个石子在最高点时速度相等

B. 沿轨迹3运动的石子落水时速度最小

C. 沿轨迹1运动的石子在空中运动时间最长

D. 沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大

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【题目】如图所示,底板长度L=1 m、总质量M=10 kg的小车放在光滑水平面上,原长为的水平轻弹簧左端固定在小车上.现将一质量m=1 kg的钢块C(可视为质点)放在小车底板上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,弹簧弹性势能Ep0=8.14 J.开始时小车和钢块均静止,现突然烧断细绳,钢块被释放,使钢块离开弹簧水平向右运动,与B端碰后水平向左反弹,碰撞时均不考虑系统机械能的损失.若小车底板上左侧一半是光滑的,右侧一半是粗糙的,且与钢块间的动摩擦因数μ=0.1,取重力加速度g=10 m/s2.

①求钢块第1次离开弹簧后的运动过程中弹簧的最大弹性势能Epmax.

②钢块最终停在何处?

【答案】7.14 J 0.36 m

【解析】试题分析:钢块和小车大作用的过程中,动量守恒,由能量守恒可求弹簧的最大弹性势能Epmax,和钢块最终位置。

烧断细绳后,当钢块第1次从B端返回后压缩弹簧且与小车速度相等时,弹簧的弹性势能最大,设此时速度为v1,则根据动量守恒定律有

根据能量守恒定律有

Epmax=7.14 J

钢块最终停在粗糙的底板上,此时小车与钢块的共同速度设为v2,则根据动量守恒定律有,得

根据能量守恒定律有

xmax=8.14 m

钢块最终停止时与B端相距为

型】解答
束】
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【题目】(18 分)如图所示,在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满+y 方向的匀强电场, 在第Ⅰ象限的某个圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(电场、磁场均未画出);一个比荷为的带电粒子以大小为 v 0的初速度自点沿+x 方向运动,恰经原点O进入第Ⅰ象限,粒子穿过匀强磁场后,最终从 x轴上的点 Q(9 d,0 )沿-y 方向进入第Ⅳ象限;已知该匀强磁场的磁感应强度为 ,不计粒子重力。

(1)求第Ⅲ象限内匀强电场的场强E的大小;

(2) 求粒子在匀强磁场中运动的半径R及时间t B

(3) 求圆形磁场区的最小半径rm

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