題目列表(包括答案和解析)
如圖所示,在平面直角坐標系xoy中,在0≤y≤b且x>0的區(qū)域Ⅰ內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強電場,電場強度為E;在0≤y≤b且x<0的區(qū)域Ⅱ內(nèi)分布著沿y軸負方向的勻強電場,電場強度也為E;在y>b的區(qū)域Ⅲ和y<0的區(qū)域Ⅳ內(nèi)存在垂直于紙面向里、大小可調(diào)節(jié)的勻強磁場。質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子由P(b, 0)點靜止釋放,經(jīng)電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后又回到P點。已知粒子在磁場區(qū)域Ⅲ和Ⅳ中始終做軌道半徑為b的勻速圓周運動。粒子重力不計且不考慮磁場變化所引起的電場效應(yīng)。
(1) 求粒子繞行第1圈又回到P點時獲得的動能Ek
(2) 求粒子繞行第1圈又回到P點所用時間t
(3) 為使粒子在磁場中運動時始終保持在半徑為b的圓軌道上,磁場必須不斷遞增,求區(qū)域Ⅲ磁感應(yīng)強度B和區(qū)域Ⅳ磁感應(yīng)強度B′之間應(yīng)滿足的比例關(guān)系式
16分)如圖甲所示,空間存在一垂直紙面向里的水平磁場,磁場上邊界OM水平,以O(shè)點為坐標原點,OM為x軸,豎直向下為y軸,磁感應(yīng)強度大小在x方向保持不變、y軸方向按B=ky變化,k為大于零的常數(shù)。一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置靜止釋放,運動過程中線框經(jīng)絡(luò)在同一豎直平面內(nèi),當線框下降h0(h0<L)高度時達到最大速度,線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動,重力加速度為g。求:
(1)線框下降h0高度時速度大小v1和勻速運動時速度大小v2;
(2)線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產(chǎn)生的電能ΔE;
(3)若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出,在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡。
16分)如圖甲所示,空間存在一垂直紙面向里的水平磁場,磁場上邊界OM水平,以O(shè)點為坐標原點,OM為x軸,豎直向下為y軸,磁感應(yīng)強度大小在x方向保持不變、y軸方向按B=ky變化,k為大于零的常數(shù)。一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置靜止釋放,運動過程中線框經(jīng)絡(luò)在同一豎直平面內(nèi),當線框下降h0(h0<L)高度時達到最大速度,線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動,重力加速度為g。求:
(1)線框下降h0高度時速度大小v1和勻速運動時速度大小v2;
(2)線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產(chǎn)生的電能ΔE;
(3)若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出,在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡。
一、1、C 2、B 3、C 4、C 5、C 6、C 7、D 8、ACD
二、實驗題:(18分)將答案填在題目的空白處,或者要畫圖連線。
9、(9分)①(2分)P
②(3分)3.66×10-3(或3.7×10-3); 0.54%
在實驗誤差允許范圍內(nèi),可認為系統(tǒng)在碰前的動量和碰后的支量是相等的。
③(2分)D
④(2分)
10、(9分)(1)(3分)2.90,3.50,V1,(2)(6分)E=b/(1-k),I不可以,U1-U2,
三、本大題共三小題共計54分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、(16分)(1)(4分)加速度大小 a = 20m/s2 (1分)
根據(jù)牛頓第二定律 Eq = ma (1分)
解得場強 E = 2.0×104N/C (1分)
方向沿x軸負方向 (1分)
(2)(6分)物體在O點的初速度 v0 = 6.0m/s (1分)
減速時間 t1 = = 0.3s (1分)
0.3s內(nèi)經(jīng)過的路程 x1 = = 0.9 m (1分)
后0.2s物體做勻加速直線運動,經(jīng)過的路程
x2 = = 0.4m (1分)
0.5s內(nèi)物體經(jīng)過的路程 s = x1+x2 = 1.3m (2分)
(3)(6分)第0.6s末帶電物體回到坐標原點O (1分)
之后的0.2s物體以初速度v0做類平拋運動
在y方向根據(jù)牛頓第二定律
Eq ? mg = ma′ (1分)
(1分)
解得物體在y方向經(jīng)過的距離y0 = 0.2m (1分)
電場力做功 W = Eq y0 = 8.0×10-3J (1分)
所以電勢能減少8.0×10-3J (1分)
(或電勢能的變化量為 ∆EP = ? 8.0×10-3J)
12、(18分)(1)飛機水平速度不變 (1分)
y方向加速度恒定 (2分)
消去t即得 (2分)
由牛頓第二定律 (3分)
(2)升力做功 (3分)
在h處 (3分)
∴ (4分)
13、(20分)(1)當ab剛處于磁場時燈正好正常工作,U外=U,U內(nèi)=2U,
(6分)
(2)因為勻速移動,所以在磁場區(qū)域經(jīng)過棒ab的過程中,燈一直正常工作,故等L1消耗的電能為 (6分)
(3)棒與燈1并聯(lián)后,再與2串聯(lián),所以要保證燈2不會燒壞就可以,即以燈2正常工作為準。(8分)
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