(10分)載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(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。在水平長直導(dǎo)線MN正下方,矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流,被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛,如圖所示。開始時MN內(nèi)不通電流,此時兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1;當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時,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,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時兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3。
(1)方向向左,方向向右(2)(3)(方向向右)或者(方向向左)
解析試題分析:(1)當(dāng)MN通以強(qiáng)度為的電流時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為,知此時線框所受安培力合力方向豎直向上,則ab邊所受的安培力的向上,cd邊所受安培力方向向下,知磁場方向垂直紙面向里,則方向向左.當(dāng)MN內(nèi)電流強(qiáng)度變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/09/8/ypbjo1.png" style="vertical-align:middle;" />時,兩細(xì)線內(nèi)的張力均大于.知此時線框所受安培力合力方向豎直向下,則ab邊所受的安培力的向下,cd邊所受安培力方向向上,知磁場方向垂直紙面向外,則方向向右.
(2)當(dāng)MN中通以電流I時,線圈所受安培力大小為,,所以,
(3),
若加速度向下:根據(jù)第(2)問結(jié)論:
(方向向右)
若加速度向上:根據(jù)第(2)問結(jié)論:,
(方向向左)
考點(diǎn):安培力;左手定則.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(17分)一絕緣“U”型桿由兩段相互平行的足夠長的豎直直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)QAN組成.固定在豎直平面內(nèi),其中桿PQ是光滑的,桿MN是粗糙的,整個裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電池中.在QN連線下方區(qū)域足夠大的范圍內(nèi)同時存在垂直豎直平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為-q(q>0)的小環(huán)套在PQ桿上,小環(huán)所受的電場力大小為其重力的3倍.(重力加速度為g).求:
(1)若將小環(huán)由C點(diǎn)靜止釋放,剛好能達(dá)到N點(diǎn),求CQ間的距離;
(2)在滿足(1)問的條件下,小環(huán)第一次通過最低點(diǎn)A時受到圓環(huán)的支持力的大。
(3)若將小環(huán)由距Q點(diǎn)8R處靜止釋放,設(shè)小環(huán)與MN桿間的動摩擦因數(shù)為u,小環(huán)所受最大靜摩擦力大小相等,求小環(huán)在整個運(yùn)動過程則克服摩擦力所做的功.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(18分)如圖甲所示,兩塊足夠大的平行金屬板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向豎直向下的電場,變化規(guī)律如圖乙所示,在t=0時刻從負(fù)極板由靜止釋放一個質(zhì)量為m、帶電量為q(q<0)的質(zhì)點(diǎn)。已知電場強(qiáng)度,同時t0也為已知量。
(1)若質(zhì)點(diǎn)恰好在t=3t0時刻到達(dá)正極板,試求兩極板之間的距離d
(2)在第(1)問的條件下,在極板間再加上空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向垂直紙面向外的磁場,變化規(guī)律如圖丙所示,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度。試求:
①帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過多長時間到達(dá)正極板
②帶電質(zhì)點(diǎn)在極板間做圓周運(yùn)動的最大半徑
③畫出質(zhì)點(diǎn)在極板間運(yùn)動的軌跡圖(不需要寫計(jì)算過程)
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
地球是個大磁體,在赤道上,地磁場可以看成是沿南北方向的勻強(qiáng)磁場。如果赤道某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5×10-4T,在赤道上有一根東西方向的直導(dǎo)線,長為20m,通有從東到西30A的電流,則求:
(1)地磁場對這根導(dǎo)線的作用力有多大?方向如何?
(2)通電直導(dǎo)線如果南北方向放置,則地磁場對這根導(dǎo)線的作用力有多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(16分)如圖所示,間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平固定,長為L、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。導(dǎo)軌右側(cè)連接一對水平放置的平行金屬板AC,板間距為d,板長也為L,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)。軌道處的磁場方向豎直向下,金屬板AC間的磁場方向垂直紙面向里,兩磁場均為勻強(qiáng)磁場且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。當(dāng)ab棒以速度v0向右勻速運(yùn)動時,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。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.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖,虛線的左下方存在勻強(qiáng)磁場大小B。A、B是完全相同的兩個質(zhì)量均為m的小金屬球(可看做質(zhì)點(diǎn))。A帶正電q,B不帶電且用長為L的細(xì)繩豎直懸掛在O點(diǎn)。整個空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為,A球在M點(diǎn)沿豎直向下射入磁場B,到達(dá)N點(diǎn)時速度水平,在N點(diǎn)與B球碰后交換速度,碰后B球剛好能以L為半徑,在豎直平面內(nèi)運(yùn)動到圓周最高點(diǎn),A球則水平勻速從Q點(diǎn)射出。(重力加速度為g)不計(jì)一切摩擦。已知AB與水平面夾角為45°,BC與水平面夾角為θ=30°。
求:(1)B球被碰后的速度大小。
(2)A球射入點(diǎn)M到N的距離。
(3)A球從Q點(diǎn)水平射出時距N點(diǎn)的距離。(筆者感覺原試卷缺少條件,故做了改編,僅供參考)
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(14分)如下圖甲所示,在以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)的xOy平面內(nèi),存在著范圍足夠大的電場和磁場。一個帶正電小球在0時刻以v0=3gt0的初速度從O點(diǎn)沿+x方向(水平向右)射入該空間,在t0時刻該空間同時加上如下圖乙所示的電場和磁場,其中電場沿+y方向(豎直向上),場強(qiáng)大小,磁場垂直于xOy平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。已知小球的質(zhì)量為m,帶電量為q,時間單位t0,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,空氣阻力不計(jì)。試求:
(1)12t0末小球速度的大小。
(2)在給定的xOy坐標(biāo)系中,大體畫出小球在0到24t0內(nèi)運(yùn)動軌跡的示意圖。
(3)30t0內(nèi)小球距x軸的最大距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(8分)在真空中,半徑的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B="0.2" T,一個帶正電的粒子以初速度從磁場邊界上直徑ab的一端a射入磁場,已知該粒子的比荷,不計(jì)粒子重力.
(1)求粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑;
(2)若要使粒子飛離磁場時有最大偏轉(zhuǎn)角,求入射時與ab的夾角及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。A板帶正電荷,B板帶等量負(fù)電荷,板間電場強(qiáng)度為E;磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M,中間有小孔O′,OO′是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁場應(yīng)強(qiáng)度為B2。CD為磁場B2邊界上的一絕緣板,它與M板的夾角θ=45°,O′C=a,現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m,含有不同電荷量、不同速度的正、負(fù)帶電粒子(不計(jì)重力),自O(shè)點(diǎn)沿OO′方向進(jìn)入電磁場區(qū)域,其中有些粒子沿直線OO′方向運(yùn)動,并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中,求:
(1)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2的帶電粒子的速度
(2)能擊中絕緣板CD的粒子中,所帶電荷量的最大值
(3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度
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