題目列表(包括答案和解析)
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一個(gè)有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，用下面的方法測量它勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度。
實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、紙帶、復(fù)寫紙片。
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）如圖1所示，將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在待測圓盤的側(cè)面上，使得圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上。
（2）啟動(dòng)控制裝置使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)。
（3）經(jīng)過一段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測量。
① 由已知量和測得量表示的角速度的表達(dá)式為ω= 。式中各量的意義是：
.
② 某次實(shí)驗(yàn)測得圓盤半徑r=5.50×10-2m，得到紙帶的一段如圖2所示，求得角速度為 。
（1） （2）6.8/s。 |
如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角 可調(diào)（如圖16（b））；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場。 O到感光板的距離為 
，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計(jì)重力。
（1）若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c）），某一粒子進(jìn)入磁場后，數(shù)值向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
（2）若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2）。
如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩
個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，
兩狹縫夾角 可調(diào)（如圖16（b））；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上
方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶
正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場。 O到感
光板的距離為 
，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計(jì)重力。
（1） 若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c）），某一粒子進(jìn)入磁場后，數(shù)值向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
（2） 若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2）。
(18分)
如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角 可調(diào)（如圖16（b））；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場。 O到感光板的距離為 
，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計(jì)重力。
（1）若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c）），某一粒子進(jìn)入磁場后，數(shù)值向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
（2）若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2）。
(18分)
如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角 可調(diào)（如圖16（b））；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場。 O到感光板的距離為 
，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計(jì)重力。
（1）若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c）），某一粒子進(jìn)入磁場后，數(shù)值向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
（2）若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1、P2連線上，試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2）。
一、1、C 2、A3、BD 4、D 5、AD 6、B 7、BCD 8、CD
二、實(shí)驗(yàn)題：（18分）將答案填在題目的空白處，或者要畫圖連線。
9、（6分）
C （每空3分）
10、（12分）①ABEF（4分）
②如圖所示（4分）
③隨著導(dǎo)體中的電流增大，溫度升高，電阻率增大，電阻增大（4分）
三、本大題共三小題共計(jì)54分．解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題．答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、（16分）（1）設(shè)月球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的線速度為
，則
① 2分
又
② 2分
由①②兩式得
③ 2分
（2）設(shè)衛(wèi)星在A點(diǎn)減速后的速度為
從A到B衛(wèi)星和月球系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，所以
④ 2分
噴氣過程中衛(wèi)星系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，設(shè)噴射出氣體的質(zhì)量為
，所以
⑤ 3分
由③、④、⑤式解得
⑥ 2分
（3）由O點(diǎn)出發(fā)在y軸負(fù)方向和
反方向之間的有向線段都正確（不包括y軸負(fù)方向和的反方向）
⑦ 3分
12、（18分）（1） 電荷在電場中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)其在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
,根據(jù)動(dòng)量定理可知，
解得
（2分）
O點(diǎn)與直線MN之間的距離
（2分）
（2）當(dāng)磁場垂直紙面向里時(shí)，
電荷運(yùn)動(dòng)的半徑
（1分）
周期
（1分）
當(dāng)磁場垂直紙面向外時(shí)，
電荷運(yùn)動(dòng)的半徑
（1分）
周期
（2分）
根據(jù)電荷的運(yùn)動(dòng)情況可知，電荷到達(dá)擋板前運(yùn)動(dòng)的完整周期數(shù)為15個(gè)，即沿ON運(yùn)動(dòng)的距離S=15△d=
（2分）
解得
(2分)
故電荷運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
T=
=
（3分）
13、（20分）（1）設(shè)粒子經(jīng)過加速電場從小孔O2射出時(shí)的速度為v0，則依據(jù)動(dòng)能定理
（1分）
當(dāng)U=0時(shí)，粒子以速度v0進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P2點(diǎn)，軌跡半徑R0=
（2分）
由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 
（1分）
解得帶電粒子的比荷
=1.0´
（2）設(shè)粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與O1O的夾角為θ，則速度大小
（2分）
粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑
（1分）
由幾何關(guān)系得
（2分）
即Dx與θ無關(guān)，為定值。 （1分）
（3）由（2）可知，帶電粒子在平行金屬板a、b間的最大偏移量y= x2- x1=
帶電粒子進(jìn)入平行金屬板a、b時(shí)的速度
v0=
=1.0´
設(shè)偏移量最大的帶電粒子離開平行金屬板a、b時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理
（1分）
解得 v=
m/s
所帶電粒子離開平行金屬板a、b時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角q=arccos
=
（1分）
偏移量最大的在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角a=
（1分）
在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=
（1分）
當(dāng)電壓為零時(shí)進(jìn)入磁場的帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=
（1分）
帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期
（1分）
所以，Dt= t1-t2=
=
=1.0 ´10-6 s （1分）
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，T為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔，r為圓盤的半徑，x2、x1是紙帶上選定的兩點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的米尺的刻度值，n為選定的兩點(diǎn)間的打點(diǎn)數(shù)（含兩點(diǎn)）。
或
……；（s5+s6）/2T；1，5
