題目列表(包括答案和解析)
如圖所示,豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD、abcd的邊長均為l、電阻均為R,質(zhì)量分別為2m和m,它們分別系在一跨過兩個定滑輪的輕繩兩端,在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場.開始時ABCD的下邊與勻強(qiáng)磁場的上邊界重合,abcd的上邊到勻強(qiáng)磁場的下邊界的距離為l. 現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放,當(dāng)ABCD剛?cè)窟M(jìn)入磁場時,系統(tǒng)開始做勻速運(yùn)動. 不計摩擦和空氣阻力,求:
【小題1】系統(tǒng)勻速運(yùn)動的速度大小.
【小題2】兩線框從開始運(yùn)動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱.
【小題3】線框abcd通過磁場的時間.
如圖所示,PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌,間距為l=1.0m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=20g,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連,物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場,磁場方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2。
【小題1】若導(dǎo)軌是光滑的,為了使物體c能保持靜止,應(yīng)該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
【小題2】若導(dǎo)軌是粗糙的,且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍,若要保持物體c靜止不動,應(yīng)該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
如圖所示,在距地面一定高度的地方以初速度向右水平拋出一個質(zhì)量為m,帶負(fù)電,帶電量為Q的小球,小球的落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間有一段相應(yīng)的水平距離(水平射程),求:
【小題1】若在空間加上一豎直方向的勻強(qiáng)電場,使小球的水平射程增加為原來的2倍,求此電場的場強(qiáng)的大小和方向;
【小題2】若除加上上述勻強(qiáng)電場外,再加上一個與方向垂直的水平勻強(qiáng)磁場,使小球拋出后恰好做勻速直線運(yùn)動,求此勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。
如圖所示,有位于豎直平面上的半徑為R的圓形光滑絕緣軌道,其上半部分處于豎直向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,下半部分處于水平向里的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為m,電量為q的帶正電小球,從軌道的水平直徑的M端由靜止釋放,若小球在某一次通過最低點(diǎn)時對軌道的壓力為零,求:
【小題1】磁感強(qiáng)度B的大小。
【小題2】小球?qū)壍雷畹忘c(diǎn)的最大壓力。
【小題3】若要小球在圓形軌道內(nèi)作完整的圓周運(yùn)動,小球從軌道的水平直徑的M端下滑的最小速度。
如圖所示,坐標(biāo)系xOy所在的豎直面內(nèi),有垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,在x<0的空間內(nèi),還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)為E.一個帶正電的油滴經(jīng)圖中x軸上的M點(diǎn)沿著與水平方向成α=30°的方向斜向下做直線運(yùn)動,直到進(jìn)入x>0的區(qū)域.要使油滴在x>0的區(qū)域在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,并通過x軸上的N點(diǎn),且,則:
【小題1】帶電粒子運(yùn)動的速率為多少?
【小題2】在x>0的區(qū)域需加電場的大小、方向?
【小題3】粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)所用的時間為多少?
1.B.提示:將圓環(huán)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電源模型,如圖
2.CD 3.AD
4.Q=IΔt=或Q=
5.(1)3.2×10-2 N (2)1.28×10-2 J
提示:將電路轉(zhuǎn)換為直流電路模型如圖.
6.(1)電壓表 理由略
(2)F=1.6 N (3)Q=
7.(1)如圖所示,當(dāng)EF從距BD端s處由靜止開始滑至BD的過程中,受力情況如圖所示.安培力:F安=BIl=B
根據(jù)牛頓第二定律:a= ①
所以,EF由靜止開始做加速度減小的變加速運(yùn)動.當(dāng)a=0時速度達(dá)到最大值vm.
由①式中a=0有:Mgsinθ-B
vm=
(2)由恒力F推至距BD端s處,棒先減速至零,然后從靜止下滑,在滑回BD之前已達(dá)最大速度vm開始勻速.
設(shè)EF棒由BD從靜止出發(fā)到再返回BD過程中,轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為ΔE.根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律:
Fs-ΔE=Mvm2 ③
ΔE=Fs-M()2 ④
8.(1)每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
E1=Bl=Bl2ω=×0.4×103×(0.5)2 V=50 V.
(2)兩根棒一起轉(zhuǎn)動時,每半根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同、方向相同(從邊緣指向中心),相當(dāng)于四個電動勢和內(nèi)阻相同的電池并聯(lián),得總的電動勢和內(nèi)電阻
為E=E1=50 V,r=R0=0.1 Ω
當(dāng)電鍵S斷開時,外電路開路,電流表示數(shù)為零,電壓表示數(shù)等于電源電動勢,為50 V.
當(dāng)電鍵S′接通時,全電路總電阻為
R′=r+R=(0.1+3.9)Ω=4Ω.
由全電路歐姆定律得電流強(qiáng)度(即電流表示數(shù))為
I= A=
此時電壓表示數(shù)即路端電壓為
U=E-Ir=50-12.5×0.1 V=48.75 V(電壓表示數(shù))
或U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V
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