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题文

如图甲所示,两块相同的平行金属板M、N正对着放置,相距为,板M、N上的小孔s1、s2与 O三点共线,s2O=R,连线s1O垂直于板M、N。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R,两端点P、Q关于连线s1O对称,屏PQ所对的圆心角θ=120°。质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场,接着通过s2进入磁场。质子重力及质子间的相互作用均不计,质子在s1处的速度看作零。

⑴若M、N间的电压UMN=+U时,求质子进入磁场时速度的大小
⑵若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压(式中,周期T已知),且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定,则质子在哪些时刻自s1处进入板间,穿出磁场后均能打到收集屏PQ上?
⑶在上述⑵问的情形下,当M、N间的电压不同时,质子从s1处到打在收集屏PQ上经历的时间t会不同,求t的最大值。

科目 物理   题型 计算题   难度 较易
知识点: 电磁场
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如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8 m.有一质量500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度v0沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点处.(g取10 m/s2)求:

(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向;
(2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0
(3)小环运动到P点的动能。

一物块在粗糙水平面上,受到的水平拉力F随时间t变化如图(a)所示,速度v随时间t变化如图(b)所示(g=10m/s2).求:

(1)1秒末物块所受摩擦力f的大小
(2)物块质量m
(3)物块与水平面间的动摩擦因数μ

半径为R的半圆形区域内充满匀强磁场,磁场方向与半圆形区域垂直。在半圆形的圆心O处持续射出垂直磁场方向的一定速率范围的电子,电子质量为m,电量为e,出射方向与半圆直径的夹角θ = 45°,如图(a)所示。控制电子速率,使其不能穿出半圆形的圆弧部分。

(1)在此条件下要使这些电子在磁场中达到的区域最大,请判断磁场的方向(按图说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”);
(2)在答题纸(a)图上画出满足(1)条件下的电子经过的所有区域(并用斜线表示);
(3)若匀强磁场的磁感应强度为B,在满足(2)的条件下,求电子的速率范围;
(4)若在圆心O处持续射入一定速率范围的电子与半圆的直径的夹角θ可以在0°到180°范围连续可调,磁感应强度B随电子的最大速率变化而变化,要使这些电子在磁场中达到的区域最大,电子的出射方向与半圆直径的夹角应为多大?在答题纸(b)图上画出电子的速率v与磁感应强度B应满足的v—B图线,并在B轴上标识出最大速度vm时,对应的B值。

如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两板不带电,上极板接地,极板长L= 0.1m,两板间距d =" 0.4" cm。有一束相同的带电微粒以相同的初速度从两板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒落到下板上。已知微粒质量m=2.0×10-6kg,电量q=1.0×10-8C,电容器电容C=1.0×10-6F,取g=10m/s2.试求:

(1)若第一个粒子刚好落到下板中点O处,则带电微粒入射初速度的大小;
(2)两板间电场强度为多大时,带电粒子能刚好落到下板右边缘B点;
(3)落到下极板上带电粒子总的个数。

如图所示,左侧为粒子加速器,A中产生粒子的速度从0到某一很小值之间变化,粒子的质量为m,电荷量为q(q>0),经过电压U加速,穿过狭缝S1进入中间的速度选择器。选择器中的电场强度为E0,磁感应强度为B0。粒子穿过狭缝S2进入右侧的粒子偏转区,最后要求落到屏上的P点。已知偏转区宽度为L,P点离O点的距离为L/2,不计重力。

(1)求粒子刚进入狭缝S1时速度v1的大小(不计粒子在A中的速度);
(2)求粒子通过速度选择器刚进入狭缝S2时速度v2的大小;
(3)请你提出一种简单方案,使粒子在偏转区内从S2飞入恰好能打到屏上的P点。
要求:①在答卷图上的粒子偏转区内画出示意图(注意规范);②求出你所用方案中涉及到的一个最关键的物理量的大小。

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