17.如图所示,电源电动势为E,内阻忽略不计,滑动变阻器的滑片P置于中点;两平行极板间有垂直纸面的匀强磁场,一带正电的粒子以速度v0正好水平向右匀速穿过两板(不计重力)。以下说法正确的是AC
A.若粒子带负电,也可以沿图示方向以相同速度沿直线穿过此区域
B.将滑片P向上移动一点,该粒子穿出两板过程中电势能减小
C.将滑片P向上移动一点,该粒子穿出两板过程中动能减小
D.把R调为原来的一半,则能沿直线穿出的粒子速度为是v0/2
16.计算题
如图,在真空室内取坐标系Oxy,在x轴上方存在匀强电场,场强方向沿负y方向,x轴下方存在二个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场区Ⅰ和Ⅱ,平行于x轴的虚线ab是它们的分界线,虚线上方(包括虚线处)的磁场区Ⅰ的磁感应强度B1=0.20T,虚线下方的磁场区Ⅱ的磁感应强度B2=0.10T,虚线与x轴相距d = 4.0cm.在第一象限内有一点P,其位置坐标x = 16.0cm、y =10.0cm.一带正电的粒子由P点静止释放,粒子的电荷量与质量之比
.
a) 粒子进入磁场时的速度多大?
b) 粒子由P点到坐标原点用多长时间?
c) 为使粒子能通过坐标原点O(设最多允许粒子经过区域Ⅱ一次),匀强电场的场强E必须满足什么条件?不计粒子的重力作用.
解析:(1)带电粒子在电场中只受电场力的作用,做匀加速运动。
(2)带电粒子在磁场Ⅰ中的运动半径
故带电粒子不会进入磁场Ⅱ,且x=4R1
粒子从p点到磁场的时间
粒子在磁场Ⅰ中做圆周运动的周期
粒子从p点到坐标原点的总时间为:
(3)粒子从P点开始运动,进入磁场区Ⅰ时的速度为v,
由动能定理得
用R1、R2分别表示粒子在磁场区Ⅰ和区Ⅱ中运动的轨道半径,有
,
若粒子没能进入磁场区Ⅱ而最后能通过坐标原点O,则粒子每次进入磁场区Ⅰ中的运动都是转动半周后就离开磁场进入电场,重复运动直到通过坐标原点O,粒子的一种运动轨迹如图所示,有
,
解得 (n = 2,3,4…)
(n = 2,3,4…)
若粒子能进入磁场区Ⅱ且最后能通过坐标原点O, 则粒子的运动轨迹如图,A1和A2分别为粒子在磁场区Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的圆心
在ΔA1CD中,有 , 在ΔA1 A2F中,有
解得, ,
当匀强电场的场强或(n = 2,3,4…)时,
粒子能通过坐标原点O.
(注:13-16题由临邑一中供稿)
15.实验题
(1) 下图是某学习小组探究恒力做功与速度变化关系的实验装置,现用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小实验误差,应该采取的两项措施是: ; 。
(2) 电源的输出功率P与外电路电阻R有关,如图所示是研究它们关系的实验电路。为了便于进行实验和保护蓄电池,给蓄电池串联了一个定值电阻R0,我们可以把蓄电池和R0一起看作一个新电源(图中虚线框内部分),此新电源的内阻就是蓄电池的内阻和定值电阻R0之和,新电源的电动势为E。(电流表、电压表看作理想电表)
①写出新电源的输出功率P与E、r、R的关系式 ;
②根据实验测得的数据,已计算出电阻R在不同阻值下电源输出功率P的值,描出的点如图2所示。请你根据这些点画出P―R的关系图线。
③由图线得到新电源输出功率的最大值是 W;新电源的内阻r= Ω;电动势E= V。
答案:(1)平衡摩擦力;钩码的总质量要远小于小车的总质量。
(2)① ②略 ③0.80 5.0 4.0
14.在X轴上有两点电荷Q1、Q2分别位于A、B两点,A、B之间连线上各点电势高低随X的变化图线如图所示(AP>PB)。M、N为X轴上A、B间的两点,若以无穷远处电势为0,从图中可以看出:
A.Q1、Q2一定带异种电荷。
B.P点的场强一定为零。
C.同一电荷从M点到N点的过程中,所受到的电场力
先减小后增大。
D.同一正电荷在M点的电势能一定大于在N点的电势能。
答案:ACD
13.如图所示,光滑水平面上,有一的球体,球体的右侧面也
光滑。质量分别为m1、m2的物体(均可看作质点),通过柔软光滑的轻绳连接,且与球体一起以共同的速度v0向右匀速运动,此时,m1与球心O的连线与水平线成45。m1与球面间的动摩擦因
数为0.5,设m1与球面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则的最小值是:
A. B. C.2 D.
答案:B
12.计算题:滑块的质量m=0.50 kg,在比水平传送带上带表面高出h1=1.0 m的光滑弧形轨道的A点,无初速释放。传送带长为L=2.0 m,处于静止。滑块经过传送带时,传送带不下垂,保持平整。滑块到达传送带的另一端C时水平飞出落到水平地面的D点,已知C端高出地面h2=0.80 m,C、D间的水平距离s=1.6 m,取重力加速度g=10m/s2,
(1)滑块与传送带间的动摩擦因数μ=?由B运动到C的时间t=?
(2)若开动传送带,使其上带向左以v0=1.0 m/s的速度运行,仍将滑块从A点无初速释放,则滑块将落到水平地面的何处? 由于滑块与传送带间的摩擦而产生的热量,在两种情况下的差值ΔQ=?
(3)与传送带空转相比较,在(2)中带动传送带转动的电机需增加多大的输出功率?
答案:(1)
--
(2) ∵ a、L不变,vC不变,
∴ 仍落在D点
(3)
(注:9-12题由乐陵一中供稿)
11.实验题:某同学在做探究性实验时,打算测定自来水的电阻率。他先在一根均匀的长直玻璃管两端各装了一个电极,两电极相距L=0.700m其间充满待测的自来水。并设计如图1所示电路。选用器材如下:电压表(量程15V,内阻约30)、电流表(量程300,内阻约50)滑动变阻器(100,1A)、电池组(电动势E=12V,内阻r=6)、单刀单掷开关一个、导线若干。下表是他测量通过管中自来水柱的
U/V |
1.0 |
3.0 |
5.0 |
7.0 |
9.0 |
11.0 |
|
22 |
65 |
109 |
155 |
190 |
240 |
电流及两端电压的实验数据.实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图2所示。
根据以上材料请回答下面的问题:
(1)玻璃管内径d的测量值为 cm;
(2)根据上表数据在图3坐标中作出U-I图象,并根据图象求出电阻R= ;
(3)用直接测量值计算自来水电阻率的公式是= ,测量值为 (保留两位有效数字);
(4)请你根据设计好的电路连接实物图。
答案:(1) 3.075 (2)4.3104~4.9104 (2分)
(3) (2分),493(1分)
(4)
10.一质量为m、电阻为r的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成300角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v,
A.向上滑行的时间小于向下滑行的时间
B.在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时
电阻R上产生的热量
C.向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电量相等
D.金属杆从开始上滑至返回出发点,电阻R上产生的
热量为
答案:ABC
9.一带电荷量为C的质点,只受到重力、电场力和空气阻力三个力作用,由空中的a点运动到b点,重力势能增加3J,克服空气阻力做功0.5J,机械能增
加0.5J,则下列判断正确的是
A.a、b两点间的电势差V
B.质点的动能减少2.5J
C.空间电场一定是匀强电场
D.若空间还存在匀强磁场,则质点一定是做曲线运动
答案:B
8.(17分)如图所示,平面内,在轴左侧某区域内有一个方向竖直向下,电场强度为的匀强电场.在轴右侧有一个圆心位于轴上,半径为的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度,在坐标为处有一垂直于轴的面积足够大的荧光屏。今有一束带正电的粒子从电场左侧A点,以初速度V0=沿方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点.若粒子的质量,电量,试求:
(1)粒子入射点的纵坐标和通过坐标原点时的速度
(2)若圆形磁场可沿轴移动,圆心在轴上的移动范围为,由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围。(结果保留三位有效数字)
答案:,速度大小为方向与轴成角斜向下.
(2)打在荧光屏上的范围为:
解析与评分标准:
(1)粒子沿方向进入电场后做类平抛运动,
水平方向: 1分
竖直方向: 1分
又 1分
所以 1分
在O点, 1分
1分
所以
速度大小为方向与轴成角斜向下. 2分
(2)洛仑兹力提供向心力,则 2分
1分
由几何关系知此时出射位置为 点,轨迹如图
荧光屏最高端的纵坐标为: 3分
随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移,当 方向与磁场圆形区域相切,此后,粒子将打在荧光屏的同一位置。其最低端的纵坐标为: 3分
(注:5-8题由德州二中供稿)
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