【題目】(16分)如圖甲所示,兩平行界線MN與PQ之間存在一方向垂直紙面向里的勻強磁場B,磁場寬度d=0.5 m,MN右側區(qū)域存在一水平向左的勻強電場,場強E=4.0×102 N/C.一質量為m、電荷量為+q的粒子從電場中A點由靜止開始釋放,已知A點到MN的距離L=0.5 m,粒子比荷為1.0×104 C/kg,不計粒子重力.
(1)求粒子進入磁場時速度的大小;
(2)要使粒子進入磁場后不會從磁場左邊界PQ穿出,磁感應強度B需滿足什么條件?
(3)若磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化(以垂直紙面向里為正方向),且B0=0.5 T,t=0時刻從電場中A點由靜止釋放的粒子,在經過電場和磁場作用后返回到A點的時間恰好等于磁場變化的一個周期,求磁場的變化周期T.
【答案】(1)v=2.0×103 m/s (2)B≥0.4 T (3)T=(4π+20)n×10-4 s(其中n=1、2、3…)
【解析】
試題分析:(1)粒子由靜止釋放后至進入磁場之前的過程中,受電場力作用做勻加速直線運動,根據(jù)動能定理有:qEL=-0 ① 2分
解得粒子進入磁場時速度的大小為:v== m/s=2.0×103 m/s ② 2分
(2)粒子進入磁場區(qū)域后,在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,設運動的軌道半徑為r,根據(jù)牛頓第二定律有:qvB= ③ 2分
要使粒子進入磁場后不會從磁場左邊界PQ穿出,則需滿足:r≤d 2分
解得磁感應強度B需滿足的條件為:B≥= T=0.4 T1分
(3)粒子釋放后先在電場中做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運動速度公式解得加速時間t1== s=5.0×10-4 s ④ 1分
接著粒子進入磁場做勻速圓周運動,設其運動的周期為T′,根據(jù)圓周運動參量關系有:T′=⑤1分
由③⑤式聯(lián)立解得:T′==4π×10-4 s ⑥ 1分
粒子從釋放后要能返回A點,則粒子的運動情況應是先在電場中勻加速進入磁場,在磁場中偏轉半周后又進入電場,再在電場中勻減速至速度為零,在磁場變化的一半周期內,這樣的過程可以重復多次,不妨設為n次,根據(jù)運動的對稱性可知,粒子在電場中加速的時間與減速的時間相等,因此,有:
=n(+2t1)(其中n=1、2、3…) ⑦ 2分
聯(lián)立④⑥⑦式并代入數(shù)據(jù)解得:T=(4π+20)n×10-4 s(其中n=1、2、3…) 2分
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【題目】關于傳感器的應用,下列說法中正確的是( )
A. 電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻
B. 測溫儀中測溫元件可以是熱敏電阻
C. 用傳感器探究作用力和反作用力的關系的實驗,所用的測力裝置是力傳感器
D. 火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)
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【題目】(1)圖a為多用電表的示意圖,其中S、K、T為三個可調節(jié)的部件,現(xiàn)用此電表測量一阻值約2000Ω的定值電阻的阻值。測量的某些操作步驟如下:
①調節(jié)可調部件________,使電表指針停在________位置。
②調節(jié)可調部件K,使它的尖端指向________位置。
③將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔,筆尖相互接觸,調節(jié)可調部件____________,使電表指針停在____________位置。
④將紅、黑表筆筆尖分別接觸待測電阻器的兩端,當指針擺穩(wěn)后,表頭的示數(shù)如圖b所示,得到該電阻的阻值為____________Ω。
⑤測量完畢,應調節(jié)可調部件K,使它的尖端指向OFF或交流500V位置。
(2)若提供以下器材測量阻值約2000Ω定值電阻的阻值:
待測電阻Rx;
電源E(電動勢6V,內阻不計);
滑動變阻器R(最大電阻值為20Ω);
電流表A(量程為1mA,內阻約為50Ω);
電壓表V1(量程為15V,內阻約為10kΩ);
電壓表V2(量程為200mV,內阻為1kΩ);
定值電阻R0=9kΩ;
開關一個,導線若干。
請選擇合理的器材,盡可能減小實驗誤差,設計測量的電路圖,畫在方框內。
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【題目】有一種測量物體重量的電子秤,其電路原理圖如圖中的虛線部分所示,主要由三部分構成:踏板、壓力傳感器R(實際上是一個阻值可隨壓力變化的變阻器)、顯示體重的儀表G(實際上是電流表).不計踏板的質量,已知電流表的量程為0~2 A,內阻為Rg=1 Ω,電源電動勢為E=12 V,內阻為r=1 Ω,電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為R=30-0.01F(F和R的單位分別為N和Ω).下列說法中正確的是( )
A.該秤能測量的最大體重是3 000 N
B.該秤的零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤的0.375 A處
C.該秤顯示重量的刻度是均勻標注的
D.該秤顯示的重量F與通過電路中的電流I滿足F=3 200+
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【題目】用如圖所示器材研究電磁感應現(xiàn)象和判定感應電流方向.
(1)用筆畫線代替導線將實驗電路補充完整__________.
(2)合上開關,能使感應電流磁場與原電流的磁場方向相同的實驗操作是______
A.插入軟鐵棒
B.拔出小線圈
C.使變阻器阻值變大
D.斷開開關
(3)某同學發(fā)現(xiàn)閉合開關后,將滑線變阻器的滑片向左滑動時,發(fā)現(xiàn)電流表指針向右偏轉.則當他將鐵芯向上拔出時,能觀察到電流計指針______(選填“向右”或“向左”)偏轉.
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【題目】(10分)某研究性學習小組為了設計一款電子產品,需要選用某種電學元件.實驗中首先要描繪該元件的伏安特性曲線,實驗室備有下列器材:
A.待測元件(額定電壓3 V、額定電流約為450 mA)
B.電流表A1(量程0~0.6 A,內阻約為0.5 Ω)
C.電流表A2(量程0~1 A,內阻約為1 Ω)
D.電壓表V(量程0~3 V,內阻約為1 kΩ)
E.滑動變阻器R1(阻值范圍0~5 Ω,允許最大電流1 A)
F.滑動變阻器R2(阻值范圍0~1 kΩ,允許最大電流100 mA)
G.直流電源E(輸出電壓4.5 V,內阻不計)
H.開關S,導線若干
I.多用電表
(1)為提高實驗的準確程度,電流表應選用 ;滑動變阻器應選用 .(以上均填器材代號或符號)
(2)請在甲圖中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接.
(3)實驗中得到了如下表所示幾組數(shù)據(jù),請在圖乙中畫出該元件的U–I圖象.
電流(A) | 0.00 | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.36 | 0.39 | 0.41 | 0.43 |
電壓(V) | 0.00 | 0.20 | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 |
(4)將上述兩個電學元件及一個R0=10 Ω的定值電阻、一個電動勢E=4.5 V(內阻不計)的電源串聯(lián)成閉合電路,此時每個元件的實際功率為 W.(結果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】小說《鏡花緣》第七十九回中,寶云問奶公:“家鄉(xiāng)有什么趣聞?”奶公說:“前幾天刮了一陣大風,把咱們家的一口井忽然吹到墻外去了……”你認為,對“井在運動”的參考系判斷正確的是( )
A. 井
B. 奶公
C. 墻
D. 風
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【題目】(5分)下列說法中正確的是_______。(填正確答案標號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)
A.單晶體和多晶體均存在固定的熔點
B.物體的內能與物體的溫度有關,與物體的體積無關
C.電冰箱的工作過程表明,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞
D.對于一定量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱
E.分子間引力總是隨著分子間的距離減小而減小
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