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    4．如图5甲所示.在y＝0和y＝2 m之间有沿着x轴方向的匀强电场.MN为电场区域的上边界.在x轴方向范围足够大．电场强度的变化如图乙所示.取x轴正方向为电场正方向.现有一个带负电的粒子.粒子的比荷为＝1.0×10-2 C/kg.在t＝0时刻以速度v0＝5×102 m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域.不计粒子重力．求: 图5 (1)粒子通过电场区域的时间, (2)粒子离开电场时的位置坐标, (3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小． 答案 (1)4×10-3 s (2)(-2×10-5 m,2 m) (3)4×10-3 m/s 解析 (1)因粒子初速度方向垂直电场方向.在电场中做类平抛运动.所以粒子通过电场区域的时间 t＝＝4×10-3 s (2)粒子沿x轴负方向先加速后减速.加速时的加速度大小为a1＝＝4 m/s2.减速时的加速度大小为a2＝＝2 m/s2由运动学规律得 x方向上的位移为 x＝a1()2+a1()2-a2()2＝2×10-5 m 因此粒子离开电场时的位置坐标为(-2×10-5 m,2 m) (3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度为vx＝a1-a2＝4×10-3 m/s ►题组3 用动力学和功能观点分析带电体在电场中的运动 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    如图甲所示，两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u，金属板间电场可看做均匀、且两板外无电场，板长L＝0.2 m，板间距离d＝0.1 m，在金属板右侧有一边界为MN的匀强磁场，MN与两板中线垂直，磁感应强度B＝5×10－3 T，方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线连续射入电场中，已知每个粒子的比荷＝108 C/kg，重力忽略不计，在0－0.8×10－5 s时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)．已知t＝0时刻进入两板间的带电粒子恰好在0.2×10－5 s时刻经极板边缘射入磁场．(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)．

    求：

    (1)求两板间的电压U0

    (2)0－0.2×10－5 s时间内射入两板间的带电粒子都能够从磁场右边界射出，求磁场的最大宽度

    (3)若以MN与两板中线垂直的交点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向上为y轴建立二维坐标系，请写出在0.3×10－5 s时刻射入两板间的带电粒子进入磁场和离开磁场(此时，磁场只有左边界，没有右边界)时的位置坐标．

    (4)两板间电压为0，请设计一种方案：让向右连续发射的粒子流沿两板中线射入，经过右边的待设计的磁场区域后，带电粒子又返回粒子源．

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    磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用，图甲是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成．如图乙所示，通道尺寸a＝2.0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m．工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8.0 T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝99.6 V；海水沿y轴方向流过通道．已知海水的电阻率ρ＝0.20 Ω·m

    (1)

    船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向

    (2)

    船以vs＝5.0 m/s的速度匀速前进．若以船为参照物，海水以5.0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd＝8.0 m/s．求此时两金属板间的感应电动势U感

    (3)

    船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－Us计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力．当船以vs＝5.0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率．

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    目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。

    (1)实现无线传输能量，涉及能量的______________、传播和接收。

    (2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波(　　)

    A．在传输中很多能量被吸收

    B．在传输中易受山脉阻隔

    C．向各个方向传输能量

    D．传输能量易造成电磁污染

    (3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测量P和R的部分数据如下表：

    R/m

    1

    2

    4

    5

    x

    10

    P/W

    1 600

    400

    100

    y

    25

    16

    ①上表中的x＝________，y＝________。

    ②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为________。

    (4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图25－1所示。实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。

    图25－1

    ①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失功率为________W。

    ②若把甲线圈接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为________W。

    (5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验阶段。为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题。

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    数字万用表是近年来发展起来的高科技数码产品，是传统机械表的更新换代产品．如图甲所示，数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点．具体表现在：测量精度高，以型号“DF930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10 MΩ，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出2～3个数量级．直流电压挡和直流电流挡的精度为±0.05%，欧姆挡精度为±0.08%，而指针式电压表、电流表的精度只有±2.5%，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想．现有一块型号为“DF930”的数字万用表，用它来测量一个电池的电动势和内电阻．提供的测量器材还有：一只滑动变阻器R(0～30 Ω)，两只开关，导线若干．
    实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进行．首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻．
    (1)连接数字万用表．在图乙中，电路中的各个元件都已连接妥当，数字万用表的一只表笔也已与电路连接好，请将另一只表笔正确连入电路．答：另一只表笔应接在________点．
    (2)操作步骤
    ①将数字万用表选择开关置于________挡，选择合适的量程，断开开关________，闭合开关________，记录表的示数，然后反复测量多次，取平均值并记为X。
    ②将数字万用表选择开关置于________挡，选择合适的量程，断开开关________，闭合开关________，记录表的示数，记为Y，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于________挡，选择合适的量程，然后同时闭合开关S1和S2，记录表的示数并记作Z，把Y和对应的Z作为一组数据记录下来，然后反复测量多次，得到多组数据．
    ③干电池的电动势为________．(选填“X”、“Y”或“Z”)
    ④干电池的内阻表达式r＝________(用X、Y、Z表示)，将步骤②测得的数据代入分式，求出r的平均值，即为干电池的内电阻．

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    （1）用密封性能良好的活塞把一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的汽缸中，汽缸的内壁光滑．现将汽缸缓慢地由水平放置（如图甲所示）变成竖直放置（如图乙所示）．在此过程中如果环境保持恒温，下列说法正确的是（     ）

    A．气体分子的平均速率不变
    B．气体分子的平均动能变大
    C．气缸内壁单位面积上受到气体分子撞击的平均作用力不变
    D．气缸内气体的分子数密度变大
    （2）一定质量理想气体的p-V图象如图所示，其中a→b为等容过程，b→c为等压过程，c→a为等温过程，已知气体在状态a时的温度Ta=600K，在状态b时的体积Vb=11.2L，则：气体在状态c时的体积Vc=＿＿＿＿L；气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量Q与对外做功W的大小关系为Q＿＿＿＿W．（填“大于”、“小于”、“等于”）

    （3）水的密度ρ=1.0×103kg/m3，水的摩尔质量M=1.8×10?2kg/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol?1，求：1cm3的水中有多少个水分子？（结果保留一位有效数字．）
    B．（选修模块3－4）（12分）
    （1）下列说法中正确的是_________．
    A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的
    B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
    C．狭义相对论认为：光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．
    D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差
    （2）如图所示，一个半径为R的1/4透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝，该球体对蓝光的折射率为．则它从球面射出时的出射角β＝___________；若换用一束紫光同样从A点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比，位置__________（填“偏左”、“偏右”或“不变”）．

    （3）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T=2s，t＝0时刻的波形如图所示．此刻，波刚好传到x=6m处，求：质点a平衡位置的坐标x＝10m处的质点，经多长时间第一次经过平衡位置向y轴负方向运动？

    C．（选修模块3－5）（12分）
    （1）下列说法中正确的是（      ）
    A．比结合能越小，原子核越稳定
    B．一群氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出6种不同频率的光子
    C．在光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光强无关，只随入射光频率的增大而增大
    D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动
    （2）发生衰变有多种可能性．其中的一种可能是，先衰变成，再经一次衰变变成（X代表某种元素），或再经一次衰变变成和最后都衰变成，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中＿＿＿＿＿＿＿＿是α衰变；＿＿＿＿＿＿是β衰变．

    （3）如图所示，车厢的质量为M，长度为L，静止在光滑水平面上，质量为m的木块（可看成质点）以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以v0/2的速度向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？

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