【題目】某高中物理課程基地擬采購一種能幫助學生對電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)理解的實驗器材該器材的核心結(jié)構(gòu)原理可簡化為如圖所示一勻強電場方向豎直向下,以豎直線ab、cd為邊界,其寬度為L,電場強度的大小為在cd的左側(cè)有一與cd相切于N點的圓形有界勻強磁場,磁場的方向垂直紙面、水平向外現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電粒子自O點以水平初速度正對M點進入該電場后,從N點飛離cd邊界,再經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從P點垂直于cd邊界回到電場區(qū)域,并恰能返回O點粒子重力不計試求:
粒子從N點飛離cd邊界時的速度大小和方向;
、N兩點間的距離;
圓形有界勻強磁場的半徑以及磁感應(yīng)強度大小;
該粒子從O點出發(fā)至再次回到O點的總時間.
【答案】,方向與邊界cd成角斜向下;, ;(3), ;
【解析】
(1)利用運動的合成和分解,結(jié)合牛頓第二定律,聯(lián)立即可求出粒子從N點飛離cd邊界時的速度大小,利用速度偏向角公式即可確定其方向;(2)利用類平拋規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系,即可求出P、N兩點間的距離;(3)利用洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系,聯(lián)立即可求出圓形有界勻強磁場的半徑以及磁感應(yīng)強度大小;(4)利用類平拋規(guī)律求解粒子在電場中運動的時間,利用周期公式,結(jié)合粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角求解粒子在磁場中運動的時間,聯(lián)立即可求出該粒子從O點出發(fā)至再次回到O點的總時間。
(1)畫出粒子軌跡過程圖,如圖所示:
粒子從O到N點時間:t1=
粒子在電場中加速度:a==
粒子在N點時豎直方向的速度:vy=at1=v0
粒子從N點飛離cd邊界時的速度:v=2v0
速度偏轉(zhuǎn)角的正切:==,故=600,即速度與邊界cd成300角斜向下。
(2)粒子從P到O點時間:t2=
粒子從P到O點過程的豎直方向位移:y2==
粒子從O到N點過程的豎直方向位移:y1==
故P、N兩點間的距離為:YPN=y1+y2=
(3)設(shè)粒子做勻速圓周運動的半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系可得:r+r=
解得粒子做勻速圓周運動的半徑:r=
根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得:qvB=m
解得圓形有界勻強磁場的磁感應(yīng)強度:B==
根據(jù)幾何關(guān)系可以確定磁場區(qū)域的半徑:R=2r
即圓形有界勻強磁場的半徑:R=
(4)粒子在磁場中運動的周期:T=
粒子在勻強磁場中運動的時間:t3=T=
粒子從O點出發(fā)至再次回到O點的總時間:t=t1+t2+t3=+
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【題目】如圖所示的交流電路中,理想變壓器原線圈輸入電壓有效值為U1且保持不變,輸入功率為P1,輸出功率為P2,輸出電壓有效值為U2,各交流電表均為理想電表.當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時( )
A. 燈L變亮
B. 各個電表讀數(shù)均變大
C. 因為U1及原副線圈匝數(shù)比不變,所以U2不變
D. P1變大,且始終有P1= P2
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【題目】如圖,兩個相同小物塊a和b之間用一根輕彈簧相連,系統(tǒng)用細線靜止懸掛于足夠高的天花板下。細線某時刻被剪斷,系統(tǒng)下落,已知重力加速度為g,則
A. 細線剪斷瞬間,a和b的加速度大小均為g
B. 彈簧恢復原長時,a和b的加速度大小均為g
C. 下落過程中彈簧一直保持拉伸狀態(tài)
D. 下落過程中a、b和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒
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【題目】如圖所示,一可視為質(zhì)點的小球以初速度v0從O點水平拋出,經(jīng)與兩墻壁七次碰撞后剛好落在豎直墻壁的最低點D,此時速度與水平方向的夾角為θ,其中A 、C兩點為小球與另一墻壁碰撞的等高點,已知兩墻壁間的距離為d,與墻壁碰撞無能量損失,且速度滿足光的反射規(guī)律,則下列說法正確的是
A. xOA:xAB:xBC:xCD=1:3:5:7
B. 相鄰兩點間的速度的變化量均不相等;
C. tanθ=
D. tanθ=
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【題目】為了測量某待測電阻Rx的阻值(約為30 Ω),有以下一些器材可供選擇:
電流表A1(量程為0~50 mA,內(nèi)阻約為10 Ω);
電流表A2(量程為0~3 A,內(nèi)阻約為0.12 Ω);
電壓表V1(量程為0~3 V,內(nèi)阻很大);
電壓表V2(量程為0~15 V,內(nèi)阻很大);
電源E(電動勢約為3 V,內(nèi)阻約為0.2 Ω);
定值電阻R(20 Ω,允許最大電流為1.0 A);
滑動變阻器R1(0~10 Ω,允許最大電流為2.0 A);
滑動變阻器R2(0~1 kΩ,允許最大電流為0.5 A);
單刀單擲開關(guān)S一個,導線若干。
根據(jù)以上器材設(shè)計電路,要求測量范圍盡可能大、精確度高。
(1)電流表應(yīng)選________,電壓表應(yīng)選________,滑動變阻器應(yīng)選________ (填寫器材符號) 。
(2)請在答題卡虛線框內(nèi)畫出測量電阻Rx的實驗電路圖__________(并在電路圖中標出所用元件的對應(yīng)符號)。
(3)若電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,則待測電阻Rx的表達式為Rx=_______。
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【題目】某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中,用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。其相鄰點間的距離如圖所示,每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出。試根據(jù)紙帶計算B點的瞬時速度大小為______ m/s,小車的加速度為_________m/s2。(要求保留3位有效數(shù)字)
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【題目】用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān).
(1)本實驗采用的科學方法是________
A.控制變量法 B.累積法 C.微元法 D.放大法
(2)圖示情景正在探究的是________
A.向心力的大小與半徑的關(guān)系 B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系
C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系 D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系
(3)通過本實驗可以得到的結(jié)果是________
A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比
B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比
C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比
D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比
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【題目】圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面,已知等勢面b的電勢為6V。一電子經(jīng)過a時的動能為10eV,從a到d過程中克服電場力所做的功為6eV。不計重力,下列說法正確的是( )
A. 該電子經(jīng)過平面c時,其電勢能為4eV
B. 該電子可能會到達平面f
C. 平面f上的電勢為零
D. 該電子經(jīng)過平面b時的動能是經(jīng)過d時的2倍
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【題目】如圖所示,將圓柱形強磁鐵吸在干電池負極,金屬導線折成上端有一支點、下端開口的導線框,使導線框的頂端支點和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定,這樣整個線框就可以繞電池軸心旋轉(zhuǎn)起來.下列判斷中正確的是
A.俯視觀察,線框沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)
B.線框能旋轉(zhuǎn)起來,這是屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象
C.電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機械功率
D.旋轉(zhuǎn)達到穩(wěn)定時,線框中電流比剛開始轉(zhuǎn)動時的大
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