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【题目】如图所示,在光滑水平面上距离竖直线MN左侧较远处用弹簧锁定不带电绝缘小球A,弹性势能为0.45JA球质量M0.1kg,解除锁定后与静止在M点处的小球B发生弹性正碰,B球质量m0.2kg、带电量q=+10CMN左侧存在水平向右的匀强电场E2MN右侧空间区域范围内存在竖直向上、场强大小E10.2N/C的匀强电场和方向垂直纸面向里磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场。(g10m/s2,不计一切阻力)求:

(1)解除锁定后A球获得的速度v1

(2)碰后瞬间B球速度v2

(3) E2大小满足什么条件时,B球能经电场E2通过MN所在的直线;(不考虑B球与地面碰撞再次弹起的情况)

(4)在满足(3)问情景下B球在电场E2中与MN的最大距离。

【答案】(1)3m/s,方向水平向右;(2)2m/s,方向水平向右;(3)E2≥0.283V/m(4)0.142m

【解析】

(1)球和弹簧系统机械能守恒

即解除锁定后获得的速度大小为3m/s,方向水平向右

(2)ABMN处理碰撞动量守恒,系统机械能守恒

方向水平向右

(3)B球进入MN右侧后,电场力

=

即重力电场力平衡,因此小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得

在电磁场区域运动半个圆周后速度方向垂直MN水平向左射出,出射点距M点距离

MN左侧的运动竖直方向为自由落体运动,水平方向类似于竖直上抛运动,若B球返回MN,必须满足(向右为正方向):

(4)由以上可知当)时,B球恰好能回到M点,在此过程中水平方向速度为零时距离MN最远

练习册系列答案
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【题目】某空间科研人员设计了一个“太空粒子探测器”,装置如图所示,有径向电场、偏转磁场、金属板三部分组成.径向电场两电极AB间的电势差为U,大小可调,电场强度方向均指向点,电极A上可以收集到来自宇宙空间的带电粒子.离子从静止状态经径向电场加速后均从点飞入磁场.磁场边界为半圆形,圆心为O,半径为R,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,;半圆形金属板CD与磁场上边界重合,CD连线与磁场下边界重合,和电阻R串联后接地,离子到达金属板后电荷会经过导线流入大地.已知电子的电荷量为e,不考虑粒子间相互作用和离子得重力.

1)当时,P点收集到的粒子可以打到金属板的D点,求粒子的比荷

2)当时,P点收集到的粒子在磁场中偏转后可以打到金属板的Q点,若Q点到圆心O的连线QO与半径OD60°角,求k的值;

3)现将径向电场沿水平方向向右移动,使得与磁场圆心O重合,现电极A上均匀地收集到粒子,单位时间内分别有N粒子从O点进入磁场,当两极间电势差时,求通过电阻R的电流I

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【题目】万众瞩目的庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式上,受阅方队军容严整、精神抖擞,依次通过天安门,接受祖国和人民的检阅,出色地完成了受阅任务。如图为战旗方队以同一速度通过天安门广场时的精彩场面,在此过程中,下列说法正确的是

A.以战旗旗杆为参考系,战旗方队车辆是静止的

B.以战旗方队车辆为参考系,天安门城楼是静止的

C.以该方队的领队车辆为参考系,该方队的其他车辆是运动的

D.以地面为参考系,战旗是静止的

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【题目】如图所示,在倾角θ=10°的绝缘斜面上固定着两条粗细均匀且相互平行的光滑金属导轨DEGH,间距d=1m,每条金属导轨单位长度的电阻r0=0.5Ω/mDG连线水平,且DG两端点接了一个阻值R=2Ω的电阻。以DG中点O为坐标原点,沿斜面向上平行于GH方向建立x轴,在DG连线沿斜面向上的整个空间存在着垂直于斜面向上的磁场,且磁感应强度大小B与坐标x满足关系B=0.6+0.2xT,一根长l=2m,电阻r=2Ω,质量m=0.1kg的粗细均匀的金属棒MN平行于DG放置,在拉力F作用下以恒定的速度v=1m/sx=0处沿x轴正方向运动,金属棒与两导轨接触良好。g10m/s2sin10°=0.18,不计其它电阻。(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F所做的功)求:

(1)金属棒通过x=1m处时的电流大小;

(2)金属棒通过x=1m处时两端的电势差UMN

(3)金属棒从x=0x=2m过程中,外力F做的功。

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【题目】如图所示,在xoy平面的第象限内存在垂直xoy平面向里的匀强磁场,两个相同的带正电粒子以相同的速率从x轴上坐标(0)的C点沿不同方向射入磁场,分别到达y轴上坐标为(03L)的A点和B点(坐标未知),到达时速度方向均垂直y轴,不计粒子重力及其相互作用。根据题设条件下列说法正确的是(  )

A.可以确定带电粒子在磁场中运动的半径

B.若磁感应强度B已知可以求出带电粒子的比荷

C.因磁感应强度B未知故无法求出带电粒子在磁场中运动时间之比

D.可以确定B点的位置坐标

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【题目】已知O点为波源的平衡位置,t=0时刻波源开始做振幅为40cm的简谐振动,频率为20Hz,发出一列横波沿x轴正方向传播,如图所示为P点恰好开始振动时的波形图,PQ两质点平衡位置的坐标分别为P6m0),Q30m0),则下列说法正确的是(  )

A.t=0.375s时,Q点已经振动一个周期

B.Q点开始振动时的运动方向沿y方向

C.Q点刚开始振动时,P点恰位于波峰

D.Q点刚开始振动之前,P点经过的路程为14m

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【题目】两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据,另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.并根据数据描绘了如图(b)所示的两条UI图线.回答下列问题:

(1)根据甲、乙两同学描绘的图线,可知____

A.甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据

B.甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据

C.乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据

D.乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据

(2)根据图(b),可以求出定值电阻R0________Ω,电源电动势E________V,内电阻r________Ω.电源的效率η=________

3)当滑动变阻器的阻值R=________Ω时滑动变阻器消耗的电功率最大,P最大值=________W(保留三位小数)

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A.打在“1”时,

B.打在“1”时,U1:U2=2:1

C.打在“2”与打在“1”相比,灯泡L更暗

D.打在“2”与打在“1”相比,ab端输入功率更大

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【题目】在测量干电池电动势E和内阻r的实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路,S2为单刀双掷开关,定值电阻R0=4Ω。合上开关S1S2接图甲中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;S2改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数的图像,如图乙所示,两直线与纵轴的截距分别为3.00V2.99V,与横轴的截距分别为0.5A0.6A

(1)S21位置时,作出的UI图线是图乙中的____________(选填“A”“B”)线;测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差,原因是____________

(2)由图乙可知,干电池电动势和内阻的真实值分别为E=____________r=____________

(3)根据图线求出电流表内阻RA=____________

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