題目列表(包括答案和解析)
(16分)如圖所示,兩水平放置的平行金屬板a、b,板長L=0.2 m,板間距d=0.2 m.兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U,且保證a板帶負(fù)電,b板帶正電, 忽略電場的邊緣效應(yīng).在金屬板右側(cè)有一磁場區(qū)域,其左右總寬度s=0.4 m,上下范圍足夠大,磁場邊界MN和PQ均與金屬板垂直,磁場區(qū)域被等寬地劃分為n(正整數(shù))個(gè)豎直區(qū)間,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=5×10-3T,方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外…….在極板左端有一粒子源,不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷=1×108 C/kg、初速度為v0=2×105 m/s的帶正電粒子。忽略粒子重力以及它們之間的相互作用.
(1)當(dāng)取U何值時(shí),帶電粒子射出電場時(shí)的速度偏向角最大;
(2)若n=1,即只有一個(gè)磁場區(qū)間,其方向垂直紙面向外,則當(dāng)電壓由0連續(xù)增大到U過程中帶電粒子射出磁場時(shí)與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度;
(3)若n趨向無窮大,則偏離電場的帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為多少?
在直角坐標(biāo)系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形區(qū)域內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B的勻強(qiáng)磁場,方向分別垂直紙面向外和向里.某一帶正電粒子A1,由靜止開始經(jīng)加速電壓為U的電場(圖中未畫出)加速后,從縱坐標(biāo)為a的M處平行于x軸向右運(yùn)動(dòng),通過第Ⅱ象限的勻強(qiáng)磁場區(qū)域后,在坐標(biāo)原點(diǎn)O處與靜止在該點(diǎn)的粒子A2發(fā)生了對心正碰,碰后它們結(jié)合在一起進(jìn)入第Ⅳ象限,碰撞前后它們的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.若兩個(gè)粒子的質(zhì)量相等且均可視為質(zhì)點(diǎn)、重力不計(jì)、碰撞過程中無電荷量損失.
(1)求帶電粒子A1的比荷(即q/m):
(2)確定粒子A2碰撞前的帶電情況;
(3)求帶電粒子A1在兩個(gè)磁場區(qū)域中偏轉(zhuǎn)所用的總時(shí)間.
一、單項(xiàng)選擇題(每小題4分,共24分)
1、 B 2、C 3、 A 4、 D 5、 C 6、B
二、不定項(xiàng)選擇題(每小題5分,共25分)
7、 AC 8、 BD 9、 BD 10、 BCD 11、ACD
三.(20分)填空題。本大題共4小題,每空格2分
12、(1) 25 (2) 1.56。13、4 ,49mg。14、20、20。
15、(1)斷路 (2)20Ω (3)12.5V 5Ω。
四、實(shí)驗(yàn)題(第16題每空格2分、作圖2分;17題每空格2分;18題4分;19題8分共20分)
16、⑴2.5N和4.0N ⑵注意平行四邊形中的實(shí)線、虛線的區(qū)別和箭頭、標(biāo)度、單位。
17、84 4.8×10-10 18、C
19、解:連接電路圖如下 2分
按電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路 2分
改變電阻箱阻值,分別讀出兩組電阻箱阻值和對應(yīng)的路端電壓值R1、U1、R2、U2。根據(jù)閉合電路歐姆定律列出與這兩組數(shù)據(jù)相對應(yīng)的方程:
解方程組可得E和r:(各2分)
五、計(jì)算題(共59分)
20、(8分)解:氣體進(jìn)入B中的過程是等壓變化:V1/T1=V2/T2,
得?HS/T=((4/5)HS+VB)/T′ 2分
解得:VB=((T′/T)-(4/5))HS 2分
?取走砝碼后,保持活塞的高度不變是等容變化,由查理定律 p1/T1=p2/T2,得?p/T′=(p-(Δmg/S))/T 2分
即Δm=(T′-T)pS/Tg 2分
21、(12分)解:(1)設(shè)t=2.0s內(nèi)車廂的加速度為aB,由s= 得aB=
(2)對B,由牛頓第二定律:F-f=mBaB, 得f=45N. 2分
對A據(jù)牛頓第二定律得A的加速度大小為aA=f/mA=2.25m/s2 2分
所以t=2.0s末A的速度大小為:VA=aAt=4.5m/s. 2分
(3)在t=2.0s內(nèi)A運(yùn)動(dòng)的位移為SA=, 2分
A在B上滑動(dòng)的距離 2分
22、(12分)解: 為使小球能繞O’點(diǎn)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則小球在最高點(diǎn)D對繩的拉力F1應(yīng)該大于或等于零,即有: 1 2分
根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得: 2 2分
因?yàn)樾∏蛟谧畹忘c(diǎn)C對繩的拉力F2應(yīng)該小于或等于7mg,即有:
3 2分
根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得: 4 2分
由1234式解得:。 4分
23.(12分)
解:設(shè)月球的質(zhì)量為M, 著陸器的質(zhì)量為m,軌道艙的質(zhì)量為m0
著陸器在月球表面上的重力等于萬有引力:mg=GMm/R2 2分
軌道艙繞月球做圓周運(yùn)動(dòng):GM m0/r2=m0V2/r 2分
著陸器與軌道艙對接時(shí)的動(dòng)能:Ek=m V2/2 2分
著陸器返回過程中需克服引力做功:W=mgR(1-R/r). 2分
著陸器返回過程中至少需要獲得的能量:E=Ek+W 2分
聯(lián)解可得:E=mgR(1-R/2r). 2分
24、(14分)解:(1)因?yàn)榫框ab進(jìn)入磁場時(shí)V1==
產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=BLV1=0.2V
安培力F=BLI=BLE/R=1N 2分
線框在磁場中F=G作勻速運(yùn)動(dòng),Q=mg2L=0.1×10×2×0.1J=0.2J 2分
(2)因?yàn)閍b與dc切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢和電流是:E=BLV1 I=E/R
所以通過a點(diǎn)的電量
Q=It=E
(3) 線框下落的時(shí)間:t1==0.2s 1分
在磁場內(nèi)勻速V=V1 t2=2L/ V1=0.1s 1分
可作得圖像: 3分
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