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如图所示,空间存在两个匀强磁场,它们分界线是边长为3L的等边三角形APCDEF三点分别在PCCAAP边上,AF = PD = CE = L,分界线两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小相同,均为B,分界线外的磁场区域足够大。现有一质量为m、电荷量为q的带正电离子(不计重力),从F点以速度v向三角形内射入。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)如果速度v方向与PC边平行,离子第一次到分界线就经过D点,则磁感应强度B的大小是多少?

(2)如果改变磁感应强度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在纸平面内),使离子第一次、第二次到达分界线时依次经过D点和E点,求离子周期性运动的周期。

(3)再改变磁感应强度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在纸平面内),能否仍使离子第一次、第二次到达分界线时依次经过D点和E点?为什么?

 

答案:
(1) (2) (3) 不可能. 【解析】(1) 带电离子的运动轨迹如图所示, 可得圆周运动的半径    [2分] 根据洛仑兹力提供向心力,可得                  [1分] 由上二式可得              [2分] (2)连接D、E、F,可得DDEF是等边三角形,当离子沿ÐDFE的角平线方向射入时, 离子才能依次经过D点、E点,其运动的各段轨迹依次是a、b、c、d、e、f.回到F点, 完成一个周期运动, 如右下图所示.   画出a段圆孤的圆心O,由几何关系可知,DFOD也是等边三角形,所以圆孤半径 R = OF = FD =      [3分] 离子一个周期运动的路径为3个圆的周长,所以其运动周期          [8分] (3) 不可能.     [2分] 右图中三个圆相切是满足题中要求的必要条件, 再改变B的大小和v的方向, 圆半径R将改变, 半径R无论变大还是变小, 三圆总是相交, 不可能再相切, 所以不可能. [4分]
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在“探究求合力的方法”的实验中,王同学用了两个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧秤来测量拉力。实验之前他先检查了弹簧秤,然后进行实验: 将橡皮条的一端固定在水平放置的木板上,用两个弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录下O点的位置和拉力F1F2的大小及方向;然后用一个弹簧秤拉橡皮条, 仍将结点拉到O点,再记录拉力F的大小及方向; 然后取下白纸作图, 研究合力与分力的关系。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1) 实验前对弹簧秤进行检查,下列哪些检查是必需的?        

A.将弹簧秤放在桌面上,进行调零

B.将弹簧秤竖直放置,进行调零

C.将弹簧秤用力拉,看是否能达到最大量程

D.将两只弹簧秤水平互钩对拉,检查两弹簧秤读数是否相同

(2) 下图是王同学研究合力与分力关系时在白纸下画出的图,根据物理上作图要求和规范, 请指出图中存在的四种错误。

说明: 6ec8aac122bd4f6e                                               

                                                                       

                                                      

                                                                       

                                

                                                                       

                                                      

                                                                       

(3) 在实验之余,王同学又将两弹簧秤竖直互钩对挂,如图右图所示, 发现上面弹簧秤的读数大于下面弹簧秤的读数,倒置后也是如此, 产生这种现象的原因是       

A.弹簧秤外壳的重力            B.弹簧自身的重力 

C.弹簧秤只能水平测力          D.两挂钩之间的作用力不同