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25 【查看更多】

25②（供選用《選修3-l》物理課教材的學生做）
如圖所示，空間分布著方向平行于紙面且與場區(qū)邊界垂直的有界勻強電場，電場強度為E，場區(qū)寬度為L．在緊靠電場的右側(cè)空間分布著方向垂直于紙面的兩個勻強磁場，磁感應強度均為B，兩磁場的方向相反、分界面與電場邊界平行，且右邊磁場范圍足夠大．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從A點由靜止釋放后，在電場和磁場存在的空間進行周期性的運動．已知電場的右邊界到兩磁場分界面間的距離是帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑的

3

2

倍，粒子重力不計．求：
（1）粒子經(jīng)電場加速后，進入磁場的速度大小；
（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑；
（3）粒子從A點出發(fā)到第一次返回A點的時間．

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(25分)如圖所示，兩個金屬輪A₁、A₂，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬軸O₁和O₂轉(zhuǎn)動，O₁和O₂相互平行，水平放置.每個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.一輕細繩的一端固定在D邊緣上的某點，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P.當P下落時，通過細繩帶動D和A₁繞O₁軸轉(zhuǎn)動.轉(zhuǎn)動過程中，A₁、A₂保持接觸，無相對滑動；兩輪與各自細軸之間保持良好的電接觸；兩細軸通過導線與一阻值為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.整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與轉(zhuǎn)軸平行.現(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落時的速度.

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(25分)圖示為一固定不動的絕緣的圓筒形容器的橫截面，其半徑為R，圓筒的軸線在O處.圓筒內(nèi)有勻強磁場，磁場方向與圓筒的軸線平行，磁感應強度為B.筒壁的H處開有小孔，整個裝置處在真空中.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子P以某一初速度沿筒的半徑方向從小孔射入圓筒，經(jīng)與筒壁碰撞后又從小孔射出圓筒.設：筒壁是光滑的，P與筒壁碰撞是彈性的，P與筒壁碰撞時其電荷量是不變的.若要使P與筒壁碰撞的次數(shù)最少，問：

1.P的速率應為多少？

2.P從進入圓筒到射出圓筒經(jīng)歷的時間為多少？

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(25分)圖中正方形ABCD是水平放置的固定梁的橫截面，AB是水平的，截面的邊長都是l.一根長為2l的柔軟的輕細繩，一端固定在A點，另一端系一質(zhì)量為m的小球，初始時，手持小球，將繩拉直，繞過B點使小球處于C點.現(xiàn)給小球一豎直向下的初速度v₀，使小球與CB邊無接觸地向下運動，當，分別取下列兩值時，小球?qū)⒋虻搅荷系暮翁帲?/p>

1.

2.

設繩的伸長量可不計而且繩是非彈性的.

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(25分)從赤道上的C點發(fā)射洲際導彈，使之精確地擊中北極點N，要求發(fā)射所用的能量最少.假定地球是一質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體，R=6400km.已知質(zhì)量為m的物體在地球引力作用下作橢圓運動時，其能量E與橢圓半長軸a的關(guān)系為式中M為地球質(zhì)量，G為引力常量.