(16分)如圖所示,間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平固定,長(zhǎng)為L(zhǎng)、阻值為R0的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置,可緊貼導(dǎo)軌滑動(dòng)。導(dǎo)軌右側(cè)連接一對(duì)水平放置的平行金屬板AC,板間距為d,板長(zhǎng)也為L(zhǎng),導(dǎo)軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻,其它電阻忽略不計(jì)。軌道處的磁場(chǎng)方向豎直向下,金屬板AC間的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,兩磁場(chǎng)均為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。當(dāng)ab棒以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),一電量大小為q的微粒以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板的方向進(jìn)入板間恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。試求:
(1)AC兩板間的電壓U;
(2)帶電微粒的質(zhì)量m;
(3)欲使微粒不打到極板上,帶電微粒的速度v應(yīng)滿足什么樣的條件.
(1) (2) (3) 或
解析試題分析:(1)棒ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為: (1分)
AC間的電壓即為電阻R的分壓,由分壓關(guān)系可得:
(或:,) (1分)
解得: (1分)
(2)帶電粒子在板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則重力與電場(chǎng)力平衡
有: (2分)
解得: (1分)
(3)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律可得:
(2分)
若粒子恰從C板右邊緣離開(kāi),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系可得:
所以: (2分)
解得: (1分)
如粒子恰從C板左邊緣離開(kāi),則有: (2分)
解得: (1分)
故帶電粒子的速度大小v應(yīng)滿足的條件:
或 (2分)
考點(diǎn):電磁感應(yīng) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中建立直角坐標(biāo)系xoy,y軸豎直向上,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從x軸上的M點(diǎn)射出,方向與x軸夾角為θ,微粒恰能以速度v做勻速直線
運(yùn)動(dòng),重力加速度為g。
(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小及方向;
(2)若再疊加一圓形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使微粒能到達(dá)x軸上的N點(diǎn),M、N兩點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)o對(duì)稱(chēng),=L,微粒運(yùn)動(dòng)軌跡也關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)。 己知所疊加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向 垂直xoy平面向外。求磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積S 及微粒從M運(yùn)動(dòng)到N的時(shí)間t。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(8分)如圖所示為一速度選擇器,板間存在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng),F(xiàn)有速率不同的電子從A點(diǎn)沿直線AB射入板間。平行板間的電壓為300 V,間距為5 cm,垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06 T,問(wèn):
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向指向紙面里還是向外?
(2)能沿直線通過(guò)該速度選擇器的電子的速率?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)在直角坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的有界電場(chǎng),其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),磁場(chǎng)邊界為矩形,其中的一個(gè)邊界與y軸重合,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m,電量為q的正離子,從電場(chǎng)中P點(diǎn)以某初速度沿-x方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)坐標(biāo)(0,L)的Q點(diǎn)時(shí),速度大小為,方向與-y方向成30°,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場(chǎng),離子重力不計(jì)。求:
(1)正離子在P點(diǎn)的初速度;
(2)矩形磁場(chǎng)在x方向的最小寬度;
(3)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(9分) 如圖所示,在傾角為30°的斜面OA的左側(cè)有一豎直檔板,其上有一小孔P,OP=0.5m.現(xiàn)有一質(zhì)量m=4×10-20kg、電荷量q=+2×10-14C的粒子,從小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T、方向垂直紙面向外的圓形磁場(chǎng)區(qū)域,且在飛出磁場(chǎng)區(qū)域后能垂直打在OA面上,粒子重力不計(jì).求:
(1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑;
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(10分)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=kI/r,式中常量k>0,I為電流強(qiáng)度,r為距導(dǎo)線的距離。在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方,矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏,被兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛,如圖所示。開(kāi)始時(shí)MN內(nèi)不通電流,此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T(mén)0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí),兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T(mén)1;當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí),兩細(xì)線的張力均大于T0。
(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向;
(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí),線框受到的安培力F1與F2大小之比;
(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3。
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(12分)如圖所示,在x軸的上方(y>0的空間內(nèi))存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)不計(jì)重力的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成45°角,若粒子的質(zhì)量為m,電量為q,求:
(1)該粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3)該粒子射出磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,一帶正電的質(zhì)子以速度v0從O點(diǎn)垂直射入,兩個(gè)板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知兩板之間距離為d,板長(zhǎng)為d,O點(diǎn)是板的正中間,為使粒子能從兩板間射出,試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件(已知質(zhì)子的帶電荷量為e,質(zhì)量為m)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(12分)如圖所示,在一個(gè)范圍足夠大、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起,使其呈水平狀態(tài). 已知金屬棒長(zhǎng)L=0. 1m,質(zhì)量m=0.05kg,棒中通有I=10A的向右的電流,取g =10m/s2.
(1)若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小,并判斷安培力的方向;
(2)若細(xì)線拉力恰好為零,求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.
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