題目列表(包括答案和解析)
L | 2 |
如圖所示,相距2L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個方向如圖的有界勻強電場,其中PT上方的電場E1豎直向下,下方的電場E0豎直向上,PQ上連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子,依次以相同的初速度v0。垂直射入E0中,PQ=L。若從Q點射入的粒子恰從M點水平射出,其軌跡如圖,MT=。不計粒子的重力及它們間的相互作用。試求:
(1)E0與E1的大;
(2)若從M點射出的粒子恰從中點S孔垂直射入邊長為a的正方形容器中,容器中存在如 圖所示的勻強磁場,已知粒子運動的半徑小于a。欲使粒子與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無能量和電量損失),求磁感應強度B應滿足的條件?
(3)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能從CD邊水平射出,這些入射點到P點的距離應滿足的條件?
如圖所示,相距2L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個大小不同、方向相反的有界勻強電場,其中PT上方的電場E1的場強方向豎直向下,PT下方的電場E0的場強方向豎直向上,在電場左邊界AB上寬為L的PQ區(qū)域內(nèi),連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子。從某時刻起由Q到P點間的帶電粒子,依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入勻強電場E0中,若從Q點射入的粒子,通過PT上的某點R進入勻強電場E1后從CD邊上的M點水平射出,其軌跡如圖,若MT兩點的距離為L/2。不計粒子的重力及它們間的相互作用。試求:
(1)電場強度E0與E1;
(2)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能垂直CD
邊水平射出,這些入射點到P點的距離有什么規(guī)律?
(3)有一邊長為a、由光滑絕緣壁
圍成的正方形容器,在其邊界正中
央開有一小孔S,將其置于CD右
側(cè),若從Q點射入的粒子經(jīng)AB、CD間的電場從S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無能量和電量損失),并返回Q點,在容器中現(xiàn)加上一個如圖所示的勻強磁場,粒子運動的半徑小于a,磁感應強度B的大小還應滿足什么條件?
如圖所示,相距2L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個方向相反的有界勻強電場,其中PT上方的電場E1豎直向下,下方的電場E0豎直向上,PQ上連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子,依次以相同的初速度v0垂直射入E0中,PQ=L。若從Q點射入的粒子恰從M點水平射出,其軌跡如圖,MT=。不計粒子的重力及它們間的相互作用。試求:
(1)E0與E1的大;
(2)若從M點射出的粒子恰從中點S孔垂直射入邊長為a的正方形容器中,容器中存在如圖所示的勻強磁場,已知粒子運動的半徑小于a。欲使粒子與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無能量和電量損失),求磁感應強度B應滿足的條件?
(3)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能從CD邊水平射出,這些入射點到P點的距離應滿足的條件?
如圖所示,相距2L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個方向相反的有界勻強電場,其中PT上方的電場E1豎直向下,下方的電場E0豎直向上,PQ上連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子,依次以相同的初速度v0垂直射入E0中,PQ=L。若從Q點射入的粒子恰從M點水平射出,其軌跡如圖,MT=。不計粒子的重力及它們間的相互作用。試求:
(1)E0與E1的大小;
(2)若從M點射出的粒子恰從中點S孔垂直射入邊長為a的正方形容器中,容器中存在如圖所示的勻強磁場,已知粒子運動的半徑小于a。欲使粒子與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無能量和電量損失),求磁感應強度B應滿足的條件?
(3)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能從CD邊水平射出,這些入射點到P點的距離應滿足的條件?
一、本題共10小題.每小題5分,共50分。在每小題給出的四個選項中。有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確。全部選對的得5分,選不全的得3分,有選錯的或不答的得0分。
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
D
A
B
D
B
BC
CD
ABD
二、實驗題:本題共三小題,共計18分
11.(4分)、1.25V 11.2(11.3)V 12 (4分)、BC
13.參考解答:(1)A2 ;R1 (2分)(2)滑動變阻器分壓接法;電流表外接(4分)
(3)由圖可知:U1=1.00 V時,I1=0.155A U2=2.00V時,I2=0.250A
得
由于小燈珠兩端的電壓升高時,燈絲的溫度升高,導致燈絲電阻變大,所以有:>(2分)
(4) 剛開始通過小燈珠的電流很小時,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知,燈絲發(fā)出的熱量還不能使它的溫度上升得足夠高,因此它不亮. (2分)
三、計算題:本題共4小題,52分,解答應寫出必要的文字說明、方程式和主要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值與單位。
14.解:(10分)設燈泡的額定電壓為U,額定電流為I。
則當K閉合時,根據(jù)全電路的歐姆定律可得:E=U+2I(R1+r+R2)
當K斷開后,要燈泡仍正常發(fā)光,必有:E=U+I(R1+r+R/2)
由以上二式聯(lián)立可得:(R1+r+R/2)=2(R1+r+R2) 求得R/2=50Ω.
15.(12分)(1).宇航員所受到地球的引力全部提供繞地球作圓周運動所需的向心力,宇航員處于完全失重狀態(tài). 2分
(2). 飛船繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,則有:
GMm/(R+h)2=m(2π/T)2(R+h) 2分
地表物體的重力等于物體受到的萬有引力,則有:m/g=GMm//R2 2分
解得: 2分
(3).設空氣阻力為f,由題設可知 f=kv2 ,勻速下降時 f=m , 1分
由此可解得勻速下降的速度為 , 1分
單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機械能為: 2分
16(14分)解:(1) 由小球運動到最高點可知,小球帶正電. (2分)
(2)設小球運動到最高點時的速度為v, 對該過程中,由動能定理有:
(qE-mg)L= ① (2分)
在最高點小球在細線斷裂前瞬間,設細線拉力為T,則根據(jù)牛頓第二定律有:
T+mg-qE= ② (2分)
由①②式及題中數(shù)據(jù)可得:T=15N (1分)
(3)小球在細線斷裂后,在豎直方向的加速度設為a,得:
a=, ③ (2分)
設C在水平方向運動L過程中歷時為t,則水平方向上有:
L=vt ④ (1分)
設豎直方向的位移為s,則有: ⑤ (2分)
由①③④⑤式及題中數(shù)據(jù)解得: 0.125m (1分)
所以當小球運動到與O點水平方向相距L時,小球距O的高度為
m (1分)
17.(16分) (1)設粒子經(jīng)PT直線上的點R由E0電場進入E1電場,由Q到R及R到M點的時間分別為t1與t2,到達R時豎直速度為vy,則:
由、及得:
①
②
③
④
上述三式聯(lián)立解得:, 即(8分)。
(2)由E1=2E0及③式可得t1=2t2。
因沿PT方向粒子做勻速運動,故P、R兩點間的距離是R、T兩點間距離的兩倍。即粒子在E0電場做類平拋運動在PT方向的位移是在E1電場中的兩倍。
設PQ間到P點距離為△y的F處射出的粒子通過電場后也沿水平方向,若粒子第一次達PT直線用時△t,水平位移為△x,則
(1分)
粒子在電場E1中可能做類平拋運動后垂直CD邊射出電場,也可能做類斜拋運動后返回E0電場,在E0電場中做類平拋運動垂直CD水平射出,或在E0電場中做類斜拋運動再返回E1電場。
若從E1電場垂直CD射出,則 (n=0、1、2、3、……)
解得:
(n=0、1、2、3、……)
若粒子從E0電場垂直CD射出電場,則
(k=1、2、3、……)
(k=1、2、3、……)(8分)
即PF間的距離為其中n=0、1、2、3、……,k=1、2、3、……
解得: (n=1、2、3、……)
即PF間的距離為 (n = 1,2,3,……)
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