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D．通過電阻R的電流瞬時(shí)值表達(dá)式為

13．如圖所示，一個(gè)電量為+Q的點(diǎn)電荷甲，固定在絕緣水平面上的O點(diǎn)．另一個(gè)電量為?q及質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷乙，從A點(diǎn)以初速度v₀沿它們的連線向甲運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)速度最小，最小值為v．已知靜電力常量為k 、點(diǎn)電荷乙與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ 及 AB間距離為L₀，則

A．OB間的距離為

B．從A到B的過程中，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷乙做的功為

C．從A到B的過程中，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷乙做的功為

D．在點(diǎn)電荷甲形成的電場(chǎng)中，AB間電勢(shì)差

14、如圖甲所示為一黑箱裝置，盒內(nèi)有電源、電阻等元件，a、b為黑箱的兩個(gè)輸出端。

    (1)為了探測(cè)黑箱，小明進(jìn)行了以下幾步測(cè)量：

    ①用多用電表的電阻擋測(cè)量a、b間的電阻；

    ②用多用電表的電壓擋測(cè)量a、b間的輸出電壓；

    ③用多用電表的電流擋測(cè)量a、b間的輸出電流．

    你認(rèn)為以上測(cè)量中不妥的有：            (填序號(hào))，理由是：                                .

(2)含有電源的黑箱相當(dāng)于一個(gè)等效電源(a、b是電源的兩極)，小明想測(cè)定這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路，此電路同時(shí)能測(cè)出電阻R₀的阻值。小明將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到不同位置時(shí)，記錄了三個(gè)電表的一系列示數(shù)．記錄在下面兩個(gè)表格中。

表格一

電壓表示數(shù)/V

1.21

0.90

0.60

0.29

0

電流表示數(shù)/A

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

表格二

電壓表示數(shù)/V

1.40

1.31

1.22

1.08

1.00

電流表示數(shù)/A

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

①在圖乙的坐標(biāo)紙中分別作出R₀的U-I圖象和電源的U-I圖象。

②根據(jù)作出的圖象可以求出定值電阻R₀=________Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=________V，內(nèi)電阻r=__________Ω

③若實(shí)驗(yàn)中的所有操作和數(shù)據(jù)處理無錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的定值電阻R₀值_____實(shí)際值；測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)E的值_____實(shí)際值，內(nèi)阻r的測(cè)量值_____實(shí)際值（橫線上選填“大于、等于、小于”）

15．Ⅰ在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。

①圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是______________。

②本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是---（       ）

A. 理想實(shí)驗(yàn)法                B. 等效替代法

C. 控制變量法                D. 建立物理模型法

Ⅱ．有兩個(gè)完全相同，但刻度盤上僅有刻度而沒有標(biāo)度值的電壓表，電壓表的內(nèi)阻約為5000Ω。現(xiàn)打算用右圖所示的電路測(cè)量它們的內(nèi)阻。其中：E為電動(dòng)勢(shì)12V、內(nèi)阻可忽略不計(jì)的電源；R₁是調(diào)節(jié)范圍為0~9999Ω的電阻箱；R₂是調(diào)節(jié)范圍為0~1000Ω的滑動(dòng)變阻器；S為開關(guān)。

①閉合電鍵S之前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到變阻器的_____端。（填“a”或“b”）

②閉合電鍵之后，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P和電阻箱的旋鈕，當(dāng)電阻箱調(diào)節(jié)成右圖所示的情景時(shí)，兩電壓表指針的位置如右圖所示。由此可知，此時(shí)電阻箱的阻值為____Ω，這兩個(gè)電壓表的內(nèi)阻均為___Ω。

③由各個(gè)器材的參數(shù)和各圖所示的情景可知，這兩個(gè)電壓表的量程在下面提供的四個(gè)選項(xiàng)中，最多不會(huì)超過選項(xiàng)______，最少不會(huì)低于選項(xiàng)______。

A．6V      B．9V      C．14V      D．18V

_{16、選修3-4}

_{（1）下述說法正確的是（     ）}

_{(A) 對(duì)機(jī)械波和電磁波，都能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象；傳播都不依靠別的介質(zhì)。}

_{(B)線狀光譜的譜線叫做原子的特征譜線；}

_{(C)單縫衍射形成的衍射條紋是等間距的：}

_{(D)倫琴射線實(shí)際上是：高速電子流；}

_{(E)可見光是原子的外層電子激發(fā)而產(chǎn)生的}

_{(F)薄膜干涉時(shí)，發(fā)生干涉的兩列光的路程差等于入射處薄膜的厚度；}

_{(G)愛因斯坦的相對(duì)論指出在任何慣性參照系中光速不變}

_{(H)麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了電磁波的存在}

(2)理論聯(lián)系實(shí)際是物理學(xué)科特點(diǎn)之一。以下給出的幾組表述中，實(shí)際應(yīng)用與相應(yīng)的物理理論相符合的是 （   ）

A、干涉法檢查平面的平整度應(yīng)用了光雙縫干涉原理

B、倫琴射線管應(yīng)用了光電效應(yīng)原理    

C、光纖通信應(yīng)用了光的折射原理

D、光譜分析應(yīng)用了原子光譜理論 

E、立體電影應(yīng)用了光的偏振理論

（3）如圖所示，將刻度尺直立在裝滿某種透明液體的寬口瓶中（液體未漏出），從刻度尺上A、B兩點(diǎn)射出的光線AC和BC在C點(diǎn)被折射和反射后都沿直線CD傳播，已知刻度尺上相鄰兩根長刻度線間的距離為1 cm，刻度尺右邊緣與寬口瓶右內(nèi)壁間的距離d=2.5 cm，由此可知，瓶內(nèi)液體的折射率n=       （可保留根號(hào)）．

17. （模塊3―5試題）

（1）（本題4分）判斷以下說法的正誤，在相應(yīng)的括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”

A．普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說                    （      ）

B．康普頓效應(yīng)說明光子有動(dòng)量，即光具有有粒子性                    （      ）

C．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象                （      ）

D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)                        （      ）

（2）（本題4分）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B；

B．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；

C．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上；

D．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L₁．

E．按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁和t₂．

本實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是_____________________，利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是____________________．

（3）利用反應(yīng)堆工作時(shí)釋放的熱能使水汽化以推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這就是核電站。核電站消耗的“燃料”很少，但功率卻很大。目前，核能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，我國具備了發(fā)展核電的基本條件。

①核反應(yīng)堆中的“燃料”是，完成下面的核反應(yīng)方程式

②一座100萬千瓦的核電站，每年消耗多少噸的濃縮鈾？(已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u，中子質(zhì)量為1.0087u，鍶(Sr)核的質(zhì)量為89.9077u，氙(Xe)核的質(zhì)量為135.9072u，1u=1.66×10^-27kg，濃縮鈾中鈾235的含量占2%)

④為了防止鈾核裂變產(chǎn)物放出的各種射線對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的污染，需采取哪些措施？(舉兩種即可)

五、計(jì)算題

18．今年春節(jié)前后，我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi)，此次災(zāi)害過程造成17個(gè)省（區(qū)、市、兵團(tuán)）不同程度受災(zāi)。尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹（如圖甲），使相鄰兩個(gè)鐵塔間的拉力大大增加，導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌（如圖乙），電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀，給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失。

當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時(shí)，可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型。已知鐵塔（左右對(duì)稱）質(zhì)量為m，塔基寬度為d。相鄰鐵塔間輸電線的長度為L，其單位長度的質(zhì)量為m₀，輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角。已知冰的密度為ρ，設(shè)冰層均勻包裹輸電線上，且冰層的橫截面為圓形，其半徑為R（輸電線的半徑可忽略）。

（1）每個(gè)鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少？

（2）被冰層包裹后，輸電線在最高點(diǎn)、最低點(diǎn)所受的拉力大小分別為多少？

19．如圖所示，一根豎直桿穿過一個(gè)質(zhì)量Ｍ=2.0kg的帶孔的物塊Ａ，另一正方形金屬線框Ｂ的質(zhì)量m=2.7kg、邊長a=0.16m。桿的右側(cè)距桿L=2.0m處固定有一定滑輪，一柔軟絕緣的細(xì)繩跨過定滑輪，兩端分別與物塊Ａ和Ｂ連接。開始時(shí)滑輪左側(cè)的繩子處在水平方向上，讓Ａ、Ｂ同時(shí)由靜止釋放，Ｂ向上運(yùn)動(dòng)h＝0.5m便進(jìn)入長度b=0.16m的指向紙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)過磁場(chǎng)過程線框做勻速運(yùn)動(dòng)；而后Ａ沿豎直桿下滑。不計(jì)一切摩擦和空氣阻力，g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8，≈1.41．

⑴求線框Ｂ上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；

⑵問線框Ｂ經(jīng)過磁場(chǎng)過程中物塊Ａ向下做什么運(yùn)動(dòng)？

⑶求線框Ｂ經(jīng)過勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)獲得的內(nèi)能。

20．在平面上有一片稀疏的電子處在的范圍內(nèi)，從負(fù)半軸的遠(yuǎn)處以相同的速率沿著軸方向平行地向軸射來. 試設(shè)計(jì)一個(gè)磁場(chǎng)，使得所有電子均通過原點(diǎn)，然后擴(kuò)展到在范圍內(nèi)繼續(xù)沿著正方向飛行（如圖，虛線內(nèi)范圍）

21、兩平面熒光屏互相垂直放置，在兩屏內(nèi)分別取垂直于兩屏交線的直線為x軸和y軸，交點(diǎn)O為原點(diǎn)，如圖所示，在y>0，0<x<a的區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在y>0，x>a的區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在O點(diǎn)有一處小孔，一束質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的粒子沿x軸經(jīng)小孔射入磁場(chǎng)，最后打在豎直和水平熒光屏上，使熒光屏發(fā)亮，入射粒子的速度可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。已知速度最大的粒子在0<x<a的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與在x>a的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為2：5，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為，其中T為該粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的周期。試求兩個(gè)熒光屏上亮線的范圍（不計(jì)重力的影響）。

22、如圖所示，兩個(gè)金屬輪A₁、A₂，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬細(xì)軸O₁和O₂轉(zhuǎn)動(dòng)，O₁和O₂相互平行，水平放置。每個(gè)金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成，A₁輪的輻條長為a₁、電阻為R₁，A₂輪的輻條長為a₂、電阻為R₂，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略。半徑為a₀的絕緣圓盤D與A₁同軸且固連在一起。一輕細(xì)繩的一端固定在D邊緣上的某點(diǎn)，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P。當(dāng)P下落時(shí)，通過細(xì)繩帶動(dòng)D和A₁繞O₁軸轉(zhuǎn)

動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，A₁、A₂保持接觸，無相對(duì)滑動(dòng)；兩輪與各自細(xì)軸之間保持良好的電接觸；兩細(xì)軸通過導(dǎo)線與一阻值為R的電阻相連。除R和A₁、A₂兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸平行。現(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落時(shí)的速度。

2009年高考押題卷

物理?江蘇卷?答案

1、A   解析：甲圖通高頻，阻低頻；乙圖隔直流，通交流；由X_c=1/2πfc得;C₁較小C₂較大。

2、C   解析：對(duì)衛(wèi)星脫離地球可得E_kmin一 GMm/r=0,同理得電荷脫離引力E_kmin一 kQq/r=0即E₀一 kQq/r=0

             Eα一 kQq_α/r=0   故Eα=2E₀

3、B   解析：使用條件是勻變速運(yùn)動(dòng)。不適用速度隨著下落高度h（位移大小）是均勻變化（即：＝kh，k是個(gè)常數(shù)）的可能性。

4．D   解析：根據(jù)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)可知，沿斜面方向重力的分力mgsinθ和力F、靜摩擦力F_靜合力為0.

             可能情況有兩種; mgsinθ>F，則mgsinθ=F+F_靜，F(xiàn)_靜隨F的減小逐漸增大。

                          mgsinθ<F，則mgsinθ=F-F_靜，F(xiàn)_靜隨F的減小逐漸減小到0再逐漸增大至mgsinθ。

5、D   解析：比較四個(gè)圖像會(huì)知道：在線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后區(qū)別較大，此時(shí)線框兩豎直邊均受到安培力且方向始終相同，故選D

6、A   解析：P、Q導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)為0，R導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)B=2kI/a所以：F=Bqv=

7、BD   解析：畫出a至b,b至c,c至d,d至a四過程的受力方向和速度方向。可得：a至b電場(chǎng)力做負(fù)功、由b→c電場(chǎng)對(duì)電子先做負(fù)功，后做正功，總功為零、 由c→d電場(chǎng)力一直做正功，電子的電勢(shì)能一直減小、由d→a電子的電勢(shì)能先減小后增加，電勢(shì)能總增加量為零故選BD。

8、AD   解析：由高潮和低潮形成原因可知AD正確。

9、BD   解析：通過A速度的分解可得v_B=v_Acosθ故B物體做減速運(yùn)動(dòng)，拉力大于重力，故選B。由能量守恒定律可知D正確。

10、AC  解析：由物理學(xué)史和物理基本概念可知AC正確。

11、AC  解析：由題意用電器正常工作，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動(dòng)使V₁示數(shù)小于正常值，即U₂、n₁不變U₁減小，根據(jù)U₁/n₁= U₂/n₂可知n₂增加應(yīng)使滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)；如果V₁示數(shù)保持正常值不變，即U₁、n₁不變U₂變大，根據(jù)U₁/n₁= U₂/n₂可知n₂增加，當(dāng)用電器增加時(shí)，滑動(dòng)觸頭P應(yīng)向上滑 

12．AD 解析：由e=N∆BS/∆t=可得，故電流是交變電流。

13、AB 解析：由題意電荷從A點(diǎn)以初速度v₀沿它們的連線向甲運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)速度最小，說明庫侖力小于摩擦力可知運(yùn)動(dòng)電荷從A至B做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)。B點(diǎn)的加速度減為0，庫侖力等于摩擦力，所以O(shè)B間的距離為。根據(jù)此過程動(dòng)能定理得：電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷乙做的功為

14、（1）1、3；1中不能用電阻擋直接測(cè)含源電路的電阻，3中可能會(huì)造成短路。

（2）1圖略；22.0（1.9―2.1），1.50（1.48―1.52），1.0（0.8―1.2）；3大于；小于；小于；

15、Ⅰ ①F'     ② B

Ⅱ解析：①分析實(shí)物圖，畫出電路圖，明確滑動(dòng)變阻器的功能，選a ；

②第一空根據(jù)電阻箱上的顯示可讀出阻值為2547Ω，第二空根據(jù)兩表示數(shù)關(guān)系，可判斷電壓表的電阻是電阻箱所示阻值的兩倍，即5094Ω；

③當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值取0時(shí)，12V的電壓全部加在電壓表上示數(shù)為9格，若滿偏時(shí)電壓為,故選C；當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值取1000Ω時(shí)，電路中其余部分電阻約為3000Ω，電壓表在整個(gè)電路中至少要承擔(dān)的電壓，故選B。

16．_（1）BEG（2）DE；（3）．5/；

17、（1）√√××

（2）B的右端至D板的距離L₂

（3）①質(zhì)量數(shù)136、電荷數(shù)38

②27t③核反應(yīng)堆外面需要修建很厚的水泥保護(hù)層，用來屏蔽射線；對(duì)放射性廢料，要裝入特制的容器，埋入地層深處進(jìn)行處理。

18．（1）輸電線線冰層的體積V_冰 = πR²L 

由對(duì)稱關(guān)系可知，塔尖所受壓力的增加值等于一根導(dǎo)線上冰層的重力，即

ΔN = ρV_冰 g= πρR²Lg  

（2）輸電線與冰層的總質(zhì)量M' = m₀L + πρR²Lg，輸電線受力如圖甲所示。

由共點(diǎn)力的平衡條件，得2F₁cosθ = m₀Lg + πρR²Lg  

輸電線在最高點(diǎn)所受的拉力  

半根輸電線的受力如圖乙所示。

由共點(diǎn)力的平衡條件，得F₂  = F₁sinθ 

輸電線在最低點(diǎn)所受的拉力 

19解：⑴設(shè)Ｂ上升了h時(shí)繩子與水平方向的夾角為θ

cosθ＝＝0.8 ---------------------------①

此時(shí)Ａ、Ｂ的速度大小關(guān)系為

v_A＝ -----------------------------------②

Ａ下降的高度為Ｈ_１＝Ｌtgθ＝1.5m--------③

Ａ下降Ｂ上升過程中，Ａ、Ｂ組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒：

ＭgH₁＝mgh+Mv_A²+mv_B² ---------------④

將①②③代入④可得線框Ｂ上邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的 速度v_B≈2.0m/s。

⑵根據(jù)v_A＝，當(dāng)線框Ｂ勻速通過磁場(chǎng)的過程中，隨著θ的增大，物塊Ａ做變減速運(yùn)動(dòng)。

⑶當(dāng)線框Ｂ下邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)，設(shè)繩子與水平方向

的夾角為θ′，

cosθ′＝≈ -----------------⑤

此時(shí)Ａ、Ｂ的速度大小關(guān)系為

v_A′＝=2m/s  ----------------------⑥

設(shè)從Ｂ開始上升起，Ａ下降高度為Ｈ₂，

則Ｈ₂=Ｌtgθ′=2.0m    ---------------------⑦

設(shè)線框Ｂ經(jīng)過勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)獲得的內(nèi)能Ｑ，整個(gè)過程

中，Ａ、Ｂ組成的系統(tǒng)能量守恒，有：

ＭgH₂＝mg(h+a+b)+Mv_A′²+mv_B²＋Ｑ------------------------------⑧

聯(lián)立⑤⑥⑦⑧并代入v_B≈2.0m/s的值，可求得：Ｑ＝4.46J

20解：電子分布稀疏，電子間的互相作用可略，我們?cè)谒膫�(gè)象限分別設(shè)計(jì)磁場(chǎng)區(qū)域，先考慮第I象限，這時(shí)可將O點(diǎn)視為電子發(fā)射源，所發(fā)射的電子均具速率，初速方向與軸夾角滿足

考慮到電子應(yīng)朝軸方向偏轉(zhuǎn)，故應(yīng)垂直于平面朝里，在該磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)電子做半徑為

的圓周運(yùn)動(dòng)，其中與分別為電子質(zhì)量和電子電量的絕對(duì)值。電子到達(dá)磁場(chǎng)邊后[點(diǎn)]，即沿圓切線方向朝軸正方向運(yùn)動(dòng)，如圖所示應(yīng)有

消去便得磁場(chǎng)邊界方程

故該區(qū)域也是半徑為的圓. 由于。故的電子軌道對(duì)應(yīng)的那部分磁場(chǎng)區(qū)域成為多余的部分，因此可用的電子軌道[其方程為，圖中已畫出它的圓軌道]I來約束所取磁場(chǎng)區(qū)域。這樣，第I象限設(shè)計(jì)出的磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)?/p>

圓：

圓：

所包圍的區(qū)域，即圖中畫平行斜線的區(qū)域.由題中的限制可知R₁=2H，于是該區(qū)域中

的方向如圖所示.

完全相似的分析表明，第IV象限的磁場(chǎng)區(qū)域與第I象限的磁場(chǎng)區(qū)域關(guān)于軸對(duì)稱，的方向與方向相反，大小相等.不難知道，第II、III象限中的磁場(chǎng)區(qū)域亦與前者十分類似，只是需要調(diào)整速度和粒子束寬度對(duì)其的影響，由此且B_II與B_III方向相反.

綜上所述，設(shè)計(jì)的一組磁場(chǎng)區(qū)域如圖所示

21、粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為     ①

速度小的粒子將在x<a的區(qū)域走完半圓，射到豎直屏上。半圓的直徑在y軸上，半徑的范圍從0到a，屏上發(fā)亮的范圍從0到2a。

軌道半徑大于a的粒子開始進(jìn)入右測(cè)磁場(chǎng)，考慮r=a的極限情況，這種粒子在右側(cè)的圓軌跡與x軸在D點(diǎn)相切（虛線），OD=2a，這是水平屏上發(fā)亮范圍的左邊界。

速度最大的粒子的軌跡如圖中實(shí)線所示，它由兩段圓弧組成，圓心分別為C和C’，C在y軸上，由對(duì)稱性可知C’在x=2a直線上。

設(shè)t₁為粒子在0<x<a的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，t₂為在x>a的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，由題意可知：

由此解得  ②                   ③

由②、③式和對(duì)稱性可得∠OCM=60°            ④        ∠MC^’N=60°           ⑤

∠MC^‘P=360⁰=150°      ⑥所以 ∠NC^‘P=150⁰－60⁰=90⁰                ⑦

即為1/4圓周。因此，圓心C’在x軸上。

設(shè)速度為最大值粒子的軌道半徑為R，由直角△COC’可得

2Rsin60°=2a                                        ⑧

由圖可知OP=2a+R，因此水平熒光屏發(fā)亮范圍的右邊界的坐標(biāo)

        ⑨

22參考解答：

    P被釋放后，細(xì)繩的張力對(duì)D產(chǎn)生機(jī)械力矩，帶動(dòng)D和A₁作逆時(shí)針的加速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過兩個(gè)輪子之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸，A₁帶動(dòng)A₂作順時(shí)針的加速運(yùn)動(dòng)。由于兩個(gè)輪子的輻條切割磁場(chǎng)線，所以在A₁產(chǎn)生由周邊沿輻條指向軸的電動(dòng)勢(shì)，在A₂產(chǎn)生由軸沿輻條指向周邊的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)電阻R構(gòu)成閉合電路。A₁、A₂中各輻條上流有沿電動(dòng)勢(shì)方向的電流，在磁場(chǎng)中輻條受到安培力。不難看出，安培力產(chǎn)生的電磁力矩是阻力矩，使A₁、A₂加速轉(zhuǎn)動(dòng)的勢(shì)頭減緩。A₁、A₂從起始的靜止?fàn)顟B(tài)逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)，電流隨之逐漸增大，電磁阻力矩亦逐漸增大，直至電磁阻力矩與機(jī)械力矩相等，D、A₁和A₂停止作加速轉(zhuǎn)動(dòng)，均作勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)P勻速下落，設(shè)其速度為v，則A₁的角速度  (1)

A₁帶動(dòng)A₂轉(zhuǎn)動(dòng)，A₂的角速度ω₂與A₁的角速度ω₁之間的關(guān)系為ω₁a₁=ω₂a₂  （2）

A₁中每根輻條產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為  （3）

軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A₁中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián)，其數(shù)值見（3）式。

同理，A₂中，軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A₂中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián)，其數(shù)值為（4）

A₁中每根輻條的電阻為R₁，軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A₁中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián)，其數(shù)值為R_A1=（5）  

A₂中每根輻條的電阻為R₂，軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A₂中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián)，其數(shù)值為R_A2=（6）

A₁輪、A₂輪和電阻R構(gòu)成串聯(lián)回路，其中的電流為I=（7）

以（1）至（6）式代入（7）式，得I=（8）

當(dāng)P勻速下降時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說，重力的功率等于所有電阻的焦耳熱功率之和，即

   mgv=I²(R++)   （9）    

 以（8）式代入（9）式得v=(10)