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.(18分)如图所示,xoy平面内,在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下,水平宽度为l=6ec8aac122bd4f6e×10-2m,电场强度为E=1.0×104N/C的匀强电场.在y轴右侧有一个圆心位于x轴上,半径为r=0.01m的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.01T,在坐标为x0=0.04m处有一垂直于6ec8aac122bd4f6e轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为v=2×106m/s方向与x轴成30°角斜向下.若粒子的质量m=1.0×10-20kg,电量为q=1.0×10-10C,试求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e(1)粒子射入电场时的位置坐标和初速度;

(2)若圆形磁场可沿6ec8aac122bd4f6e轴移动,圆心O’在x轴上的移动范围为[0.01,+∞),由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:
(1)粒子沿方向进入电场后做类平抛运动,在O点将沿、方向分解得 (1分),        (2分) 粒子在电场中做类平抛运动:                                        (2分)    (2分) (1分)     (1分) 所以粒子射入电场时的坐标位置为 (2分) (2)洛仑兹力提供向心力,则,               (2分) 由几何关系知此时出射位置为点,轨迹如图 荧光屏最高端的纵坐标为:       (4分) 随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移,当v方向与磁场圆形区域相切,此后,粒子将打在荧光屏的同一位置。其最低端的纵坐标为: (2分)  【解析】略
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(1)图甲中游标卡尺读数为        mm,图乙中螺旋测微器读数为         mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)在验证机械能守恒定律的实验中,某同学使用50Hz交变电流作电源,在打出的纸带上选择5个计数点ABCDE,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,他测量了C点到A点、和E点到C点的距离,如图丙所示。则纸带上C点的速度

说明: 6ec8aac122bd4f6e说明: 6ec8aac122bd4f6e       m/s,重锤的加速度为        m/s2

 

 

 

 

 

(3)2011年11月3日凌晨,我国“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器首次成功实现了空间交会对接试验,这是我国载人太空飞行的又一个里程碑.设想在未来的时间里我国已经建立了载人空间站,空间站绕地球做匀速圆周运动而处于完全失重状态,此时无法用天平称量物体说明: 6ec8aac122bd4f6e的质量,某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置,如图所示:光电传感器B能够接受光源A发出的细激光束,若B被挡光就将一个电信号传给与之连接的电脑,将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上,左端栓在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON上,N处系有被测小球,让被测小球在竖直面内以O点为圆心做匀速圆周运动.

 

实验时,从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数F,除此之外,还需要测量的物理量是:                   ;被测小球质量的表达式为m=                [用物理量的符号表示].