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(2008?南通二模)如图所示的直角坐标系中,在直线X=-2L0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向,在电场左边界上A(-2L0,-L0,)到C(-2L0,0)区域内,连续分布着电量为+q,质量为m的粒子,从某时刻起由A点到C点间的粒子,依次连续以相同的速度V0沿x轴正方向射入电场,若从A点射入的粒子,恰好从y轴上的A'(0,L0)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图,不计粒子的重力及它们间的相互作用.
(1)求匀强电场的电场强度E;
(2)求在AC间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动?
(3)若以直线x=2L0上的某点为圆心的圆形区域内,分布着垂直于xOy平面向里的强磁场,使沿x轴正方向射出电场的粒子,经磁场偏转后,都能通过直线x=2L0与圆形磁场边界的一个交点处,而便于被收集,则磁场区域的最小半径是多大?相应的磁感应强度B是多大?
分析:(1)将带电粒子的运用沿水平和竖直方向正交分解,水平方向做匀速直线运动,竖直方向在x轴上下方都做匀变速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式列式分析;
(2)先画出运动的一般轨迹,要使粒子通过电场后能沿x轴正方向运动,其第一次到达x轴的水平分位移的2n倍等于2l0,根据牛顿第二定律和运动学公式列式分析即可;
(3)先画出各个粒子的运动轨迹,然后根据题意确定磁场范围,最后根据洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度.
解答:解:(1)设从A点射入的粒子由A点到A'点的运动时间为t,根据运动轨迹的对成称性可得:
x方向有:2L0=v0t得t=
2L0
v0

y方向有:L0=
qE
2m
t
2
2        ②
解得     E=
2m
v
2
0
qL0

即从AC间入射的粒子穿越电场区域的时间t为
2L0
v0
,匀强电场的电场强度E的大小为 
2m
v
2
0
qL0

(2)设到C点距离为△y处射出的粒子通过电场后也沿x轴正方向,粒子第一次到达x轴用时△t,水平分位移△x,
则△x=v0△t     ④
△y=
qE
2m
(△t)2   ⑤
要粒子从电场中射出时速度方向也沿x轴正方向,必须满足条件2l0=n?2△x(n=1,2,3…)      ⑥
联立③④⑤⑥解得:△y=
1
n2
L0

故粒子从电场中射出时速度方向也沿x轴正方向,必须是在AC间纵坐标为:y=(-1)n
L0
n2
,(n=1,2,3…)⑧
(3)当n=1时,粒子射出的坐标为y1=l0
当n=2时,粒子射出的坐标为y2=-
L0
4

当n≥3时,沿x轴正方向射出的粒子分布在y1到y2之间(如图所示).
y1、y2之间距离为  L=y1-y2=
5L0
4
(11)
所以,磁场圆O1的最小半径R=
L
2
=
5L0
8
(12)
若使粒子经磁场后汇集于直线x=2l0与圆形磁场边界的一个交点,分析知此点只能是答图中的Q点,且粒子在磁场中做圆周运动的半径等于磁场区域圆半径.    
由  qv0B=m
v
2
0
R
(13)
联立(12)(13)得:B=
8mv0
5qL0
(14)
即磁场区域的最小半径是
5L0
8
,相应的磁感应强度B是
8mv0
5qL0

答:(1)求匀强电场的电场强度为 
2m
v
2
0
qL0

(2)y=(-1)n
L0
n2
,(n=1,2,3…)位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动;
(3)磁场区域的最小半径是
5L0
8
,相应的磁感应强度B是
8mv0
5qL0
点评:本题关键是将粒子的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,然后根据牛顿运动定律和运动学公式列式分析求解;解题过程中要画出轨迹图分析,特别是第三小题,要画出准确的圆轨迹图分析才能有助与问题的解决.
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(2008?南通二模)(1)某电压表的内阻存20-50kΩ之间,现要测量其内阻,实验室提供下列可供选用的器材:
待测量电压表(量程3V)电流表A1(量程200μA)
电流表A2(量程5mA)电流表A3(量程0.6A)
滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)
①所提供的电流表中,应选用
A1
A1
(填写字母代号)
②为了尽量减少误差,要求测多组数据,试在如图1所示方框中划出符合要求的实验电路图(其中电源和电建及其连线已画出).
③下面是对测量数据记录和进行处理所设计的两个表格,其中正确的是
表二
表二

表一:
U(V) I(A) R(Ω)
1
2
3
平均值
表二:
U(V) I(A) R(Ω) 平均值R(Ω)
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①应将多用电表的选择开关置于
欧姆
欧姆
 档;
②将红表笔插入
正极
正极
接线孔,黑表笔插入
负极
负极
接线孔.(填“+”或“-”);
③将一光敏电阻接在多用电表两表笔上,用光照射光敏电阻时值镇的偏角为θ,现用手掌挡住部分光线,表针的偏角变为θ′,则可判断θ
θ′(填“>”、“<”或“=”);
④测试后应将选择开关置于
OFF档或交流高压
OFF档或交流高压
档.

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