北京市2009年高考专题强化训练(四)
电磁学
一.选择题(在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确)
1.如图所示,一个不带电的导体球A放在带负电的可以看做是点电荷的导体B附近,达到静电平衡后,则有( )
A.导体球A左端的电势高于右端的电势
B.导体球A左端的电势等于右端的电势
C.当导体球A接地后,导体B的电势将降低
D.当导体球A接地后,导体B的电势将升高
2.一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的v-t图象如图甲所示,则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的 ( )
3.如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行,带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成角的弦,则匀强电场的方向为( )
A.沿AB方向 B.沿AC方向
C.沿BC方向 D.沿OC方向
4.图中虚线是用实验方法描绘出的某一静电场中的一簇等势线,若不计重力的带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运动,b点是其运动轨迹上的另一点,则下述判断正确的是( )
A.b点的电势一定高于a点
B.b点的场强一定大于a点
C.带电粒子一定带正电
D.带电粒子在b点的速率一定小于在a点的速率
5.如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线.若有一电 子以某一初速度并且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,其速度图象如图(b)所示.下列关于A、B两点的电势和电场强度E大小的判断正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,平行直线、、、、,分别表示电势为-4 V、-2 V、0、2 V、4
V的等势线,若AB=BC=CD= DE=
A.该电场是匀强电场,场强方向垂直于,且左斜下
B.该电场是匀强电场,场强大小E=2 V/m
C.该电场是匀强电场,距C点距离为
4V,最低电势为-4V
D.该电场可能不是匀强电场,E=U/d不适用
7.如图所示,长为L、倾角为的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电量 为+q、质量为m的小球以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑,当到达斜面顶端B点时,速度仍为v0,则( )
A.A、B两点间的电压一定等于mgL sin/q
B.小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能
C.若电场是匀强电场,则该电场的电场强度的最大值一定为mg/ q
D.若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷Q产生的,则Q一定是正电荷
8.如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘细线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平地面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为、。若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球带电量不变,则( )
A.两球a、b同时落地
B.球a先落地
C.球a水平飞行的距离比b球大
D.两球a、b水平飞行的距离相等
9.如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁,磁铁正下方不远处的水平面上放一个质量为m,电阻为R的闭合线圈.将磁铁慢慢托起到弹簧恢复原长时放开,磁铁开始上下振动,线圈始终静止在水平面上,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )
A.磁铁做简谐运动
B.磁铁最终能静止
C.在磁铁振动过程中线圈对水平面的压力有时大于mg,有时小于mg
D.若线圈为超导线圈,磁铁最终也能静止
10.如图所示,AB是一个接地的很大的薄金属板,其右侧P点有一带电量为Q的正电荷,N为金属板外表面上的一点,P到金属板的垂直距离=d,M为点P、N连线的中点,关于M、N两点的场强和电势,下列说法正确的是( )
A.M点的电势比N点电势高,M点的场强比N点场强大
B. M点的场强大小为4kQ/d2
C.N点的电势为零,场强不为零
D.N点的电势和场强都为零
11.如图所示,地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场,一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域,刚好通过竖直平面中的P点,已知连线OP与初速度方向的夹角为450,则此带电小球通过P点时的动能为( )
A. B. /2
C. 2 D.5/2
12.如图所示,在重力加速度为g的空间,有一个带电量为+Q的点电荷固定在O点,点B、C为以O为圆心,半径为R的竖直圆周上的两点,点A、B、O在同一竖直线上,=R,点O、C在同一水平线上.现在有一质量为m、电荷量为-q的有孔小球,沿光滑绝缘细杆AC从A点由静止开始滑下,滑至C点时速度大小为,下列说法正确的是( )
A.从点A到点C小球做匀加速运动
B.从点A到点C小球的机械能守恒
C.两点B、A间的电势差为mgR/2q
D.若从点A自由释放,则小球下落到B点时的速度大小为
13.如图所示,两个闭合圆形线圈A, B的圆心重合,放在同一个水平面内,线圈B中通以如图所示的交变电流,设t=0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示).对于线圈A在t1~t2时间内的下列说法中正确的是( )
A.有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势
B.有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势
C.有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势
D.有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势
14.如图所示,宽h=
A.右边界:
B.右边界:y>
C.左边界:y>
D.左边界:0<y<
15.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示.若小球运动到A点时,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,以下说法正确的是( )
A.小球做顺时针方向的匀速圆周运动,半径不变
B.小球做顺时针方向的匀速圆周运动,周期一定不变
C.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动,速度增大
D.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动,但半径减小
16.如图所示,绝缘细线拴住一带负电的小球,在方向竖直向下的匀强电场中的竖直平面内做圆周运动.则正确的说法是( )
A.当小球运动到最高点a时,细线的张力一定最小
B.当小球运动到最低点b时,小球的速度一定最大
C.小球可能做匀速圆周运动
D.小球不可能做匀速圆周运动
17.如图所示,在竖直放置的光滑绝缘的半圆形细管的圆心O处放一点电荷,将质量为m、带电量为q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则放于圆心处的电荷在AB弧中点处的电场强度大小为( )
A. E=mg/q B. E=2mg/q
C. E=3mg/q D.不能确定
18.如图所示,质量为m1、带有正电荷q的金属小球和质量为m2、不带电的小木球之间用绝缘细线相连后,置于竖直向上、场强为E、范围足够大的匀强电场中,两球恰能以速度v匀速竖直上升.当小木球运动到A点时细线突然断开,小木球运动到B点时速度为零,则( )
A.小木球的速度为零时,金属小球的速度也为零
B.小木球的速度为零时,金属小球的速度大小为m2v/m1
C.两点A、B之间的电势差为Ev2 /(
D.小木球从点A到点B的过程中,其动能的减少量等于两球重力势能的增加量
19.质子和一价的钠离子分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动,如果它们做匀速圆周运动的半径恰好相等,说明它们进入磁场时( )
A.速度相等 B.动量大小相等
C.动能相等 D.质量相等
20.如图所示,有一带电粒子贴A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿轨迹①从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹②落到B板中间;设两次射入电场的水平速度相同,则电压U1 、U2之比为( )
A.1:8
B.1:
21.手电筒的两节干电池已经用了较长时间,小灯泡只能发出微弱的光,把电池取出,用电压表测电压,电压表示数接近3V,若把此电池作为一个电子钟的电源,电子钟能正常工作,下列说法正确的是( )
A.这台电子钟正常工作时的电流一定比手电筒里的小灯泡正常工作时的电流小
B.这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小
C.这两节干电池的电压减小很多
D.这两节干电池的内电阻减少很多
22.许多精密仪器中常常采用如图所示的电路精确地调节某一电阻两端的电压,图中R1、 R2是两只滑动变阻器,通过它们可以对负载电阻R0(阻值约为500Ω)两端的电压进行粗调和微调,已知两滑动变阻器的最大电阻分别为200Ω和10Ω,那么,下面关于R1、 R2的说法中正确的是( )
A.如R1 =200Ω, R2 =10Ω,调节R1起粗调作用
B.如R1=10Ω, R2=200Ω,调节R1起微调作用
C.如R1=200Ω, R2=10Ω,调节R2起粗调作用
D.如R1=10Ω, R2=200Ω,调节R2起微调作用
23.如图所示,竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回到原处,运动过程中线圈平面保持在竖直面内,不计空气阻力,则( )
A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功
B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功
C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均
功率
D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
24.如图所示,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动.两棒ab、cd的质量之比为2:1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉棒cd,经过足够长时间以后( )
A.棒ab、棒cd都做匀速运动
B.棒ab上的电流方向是由b向a
C.棒cd所受安培力的大小等于
D.两棒间距离保持不变
25.如图所示,示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合,若已知加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转极板长为L,板间距为d,且电子被加速前的初速度可忽略,则关于示波器的灵敏度(即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量h/ U2)与加速电场、偏转电场的关系,下列说法中正确的是( )
A. L越大,灵敏度越高
B. d越大,灵敏度越高
C. U1越大,灵敏度越小
D.灵敏度与U2无关
26.如图所示,在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线,线的另一端系一质量为m、电荷量为q的小球.当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后,小球处于平衡状态.现给小球一垂直于细线方向的初速度v0,使小球在水平面上开始运动.若v0很小,则小球再次回到平衡位置所需的时间为( )
A. B. C. D.
27.如图甲所示,在
28.地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁方向垂直纸面向里,一个带电油滴能沿一条与竖直方向成a角的直线MN运动(MN在垂直于磁场方向的平面内),如图所示.则以下判断中正确的是( )
A.如果油滴带正电,它是从M点运动到N点
B.如果油滴带正电,它是从N点运动到M点
C.如果电场方向水平向左,油滴是从M点运动到N点
D.如果电场方向水平向右,油滴是从M点运动的N点
29.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO?与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外,cd向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是下图乙中的哪一个
30.图示为一理想变压器的电路图,图中S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器R的滑动头,Ul为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则下列说法中正确的是( )
A.若保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大
B.若保持U1及P的位置不变,S由b合到a时,R消耗的功率将增大
C.若保持U1不变,S接在a处,使P向上滑时,I1将增大
D.若保持P的位置不变,S接在a处,使Ul增大时,I1将增大
二.实验题:
1.在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测量金属丝的长度l=0.
(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,还有如下供
选择的实验器材:
A.直流电源:电动势约4.5 V,内阻很小;
B.电流表A1:量程0~
C.电流表A2:量程0~3.
D.电压表V:量程0~3 V,内阻3 kΩ;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
G.开关、导线等.
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是 ,应该选用的滑动变阻器是 。
(3)根据所选的器材,在如图所示的方框中画出实验电路图.
(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4. 1Ω,则这种金属材料的电阻率为 Ω?m.(保留二位有效数字)
2.一个标有“12 V”字样,功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示,利用这条图线计算:
(1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P= W.
(2)假设灯丝电阻与其绝对温度成正比,室温有300 K,在正常发
光情况下,灯丝的温度为 K.
(3)若一定值电阻与灯泡串联,接在20 V的电压上,灯泡能正常
发光,则串联电阻的阻值为 Ω。
3.有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图所示.此金属材料重约1~2 N,长约为
积形状不规则,无法直接测量,请设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表(600 mA,1. 0Ω)
D.电流表(
E.电压表(3 V,6 kΩ)
F.滑动变阻器(2 kΩ,0.
G.滑动变阻器(10 kΩ,
H.蓄电池(6 V,0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若千.
(1)除待测金属管线外,还应选用的器材有 (只填代号字母).
(2)在图中画出你所设计方案的实验电路图,并把所选仪器连成实际测量电路.
(3)实验中要测量的物理量有: ,计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=
。
4.有一待测的电阻器Rx,其阻值约在40~50Ω之间,实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有:
电压表V(量程0~10 V,内电阻约20 kΩ) ;
电流表A,(量程0~500 mA,内电阻约20Ω);
电流表A,(量程0~300 mA,内电阻约4Ω) ;
滑动变阻器R,(最大阻值为10Ω,额定电流为
滑动变阻器R2(最大阻值为250Ω,额定电流为
直流电源E(电动势为9V,内电阻约为0. 5Ω);
开关及若干导线.
实验要求电表读数从零开始变化,并能多测出几组电流、电压值,以便画出I-U图线.
(1)电流表应选用 .(2)滑动变阻器选用 (选填器材代号)). (3)请在如图甲所示的方框内画出实验电路图,并将图乙中器材连成符合要求的电路.
5.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1. 5 V,内电阻小于1. 0Ω)
B.电流表G(满偏电流3 mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(0~0.
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,
E.滑动变阻器R2(0~200Ω,l A)
F.定值电阻R0 (990Ω)
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图所示中甲的(a)、 (b)两个参考实验电路,其中合理的是 图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材前的字母代号).
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1―I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得被测电池的电动势
E= V,内阻r= Ω。
6.某同学为了测电流表A的内阻精确值,有如下器材:
电流表A1(量程300 mA,内阻约为5Ω);
电流表A2(量程600 mA,内阻约为1Ω) ;
电压表V(量程15 V,内阻约为3 kΩ) ;
定值电阻R0 (5Ω) ;
滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为
滑动变阻器R2(0~250Ω,额定电流为0.
电源E(电动势3 V,内阻较小).
导线、开关若干.
(1)要求电流表 A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能的减少误差.在如图所示线框内画出测量用的电路图,并在图中标出所用仪器的代号.
(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1 = ;式中各符号的意义是 。
三.计算题:
1.如图所示,距离为L的两块平行金属板A、B竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,并与车内电动势为U的电池两极相连,金属板B下开有小孔,整个装置质量为M,静止放在光滑水平面上,一个质量为m带正电q的小球以初速度v0沿垂直于金属板的方向射入小孔,若小球始终未与A板相碰,且小球不影响金属板间的电场.
(1)当小球在A、 B板之间运动时,车和小球各做什么运动?加速度各是多少?
(2)假设小球经过小孔时系统电势能为零,则系统电势能的最大值是多少?从小球刚进入小孔,到系统电势能最大时,小车和小球相对于地面的位移各是多少?
2.如图所示,在空间存在着水平向右、场强为E的匀强电场,同时存在着竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场.在这个电、磁场共存的区域内有一足够长的绝缘杆沿水平方向放置,杆上套有一个质量为m、带电荷量为+q的金属环.已知金属环与绝缘杆间的动摩擦因数为,且mg<gE.现将金属环由静止释放,设在运动过程中金属环所带电荷量不变.
(1)试定性说明金属环沿杆的运动情况;
(2)求金属环运动的最大加速度的大小;
(3)求金属环运动的最大速度的大小.
3.如图所示,长L=O.
(1)试通过计算判断此满偏的电表是哪个表;
(2)求磁感应强度的大小;
(3)在金属棒CD达到最大速度后,撤去水平拉力F,求此后电阻R消耗的电能.
4.如图所示,为某一装置的俯视图,PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板,两板间有匀强磁场,它的磁感应强度大小为B,方向竖直向下,金属棒AB搁置在两板上缘,并与两板垂直良好接触,现有质量为m、带电量大小为q,其重力不计的粒子,以初速度v0水平射入两板间.问:
(1)金属棒AB应朝什么方向、以多大的速度运动,可以使带电粒子做匀速运动?
(2)若金属棒运动突然停止,带电粒子在磁场中继续运动,从这刻开始位移第一次达到mv0/(qB)时的时间间隔是多少?(磁场足够大)
5.如图所示,在竖直平面内建立xOy直角坐标系,Oy表示竖直向上的方向.已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2. 5×10
(1)指出小球带何种电荷;
(2)求匀强电场的电场强度大小;
(3)求小球从O点抛出到落回z轴的过程中电势能的改变量.
6.在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的几何线,如图中虚线所示,几何线上有两个静止的小球A和B(均可看做质点),两小球的质量均为m,A球带电荷量+Q,B球不带电,开始时两球相距L,在电场力的作用下,A球开始沿直线运动,并与B球发生对碰撞,碰撞中A、B两球的总动能无损失,设在各次碰撞过程中,A、B两球间无电量转移,且不考虑重力及两球间的万有引力,问:
(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?
(2)第一次碰撞后,A、B两球的速度各为多大?
(3)试问在以后A、B两球有再次不断地碰撞的时间吗?如果相等,请计算该时间间隔T,如果不相等,请说明理由.
7.如图所示,在直角坐系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场,在第Ⅳ象限中存在垂直纸面的匀强磁场,一质量为m、带电量为q的粒子(不计重力)在y轴上的A (0,3)以平行x轴的初速度v0=
8.如图所示,在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中有两条光滑固定的平行金属导轨MN、PQ,导轨足够长,间距为L,其电阻不计,导轨平面与磁场垂直,ab、cd为两根垂直于导轨水平放置的金属棒,其接入回路中的电阻分别为R,质量分别为m,与金属导轨平行的水平细线一端固定,另一端与cd棒的中点连接,细线能承受的最大拉力为T,一开始细线处于伸直状态,ab棒在平行导轨的水平拉力F的作用下以加速度a向右做匀加速直线运动,两根金属棒运动时始终与导轨接触良好且与导轨相垂直.
(1)求经多长时间细线被拉断?
(2)若在细线被拉断瞬间撤去拉力F,求两根金属棒之间距离增量△x的最大值是多少?
.
9.在某一真空空间内建立xOy坐标系,从原点O处向第I象限发射一荷质比 的带正电的粒子(重力不计).速度大小v0=
(1)若在坐标系y轴右侧加有匀强磁场区域,在第I象限,磁场方向垂直xOy平面向外;在第Ⅳ象限,磁场方向垂直xOy平面向里;磁感应强度为B=1 T,如图(a)所示,求粒子从O点射出后,第2次经过x轴时的坐标x1.
(2)若将上述磁场均改为如图(b)所示的匀强磁场,在t=0到t=s时,磁场方向垂直于xOy平面向外;在t=s到t=s时,磁场方向垂直于xOy平面向里,此后该空间不存在磁场,在t=0时刻,粒子仍从O点以与原来相同的速度v0射入,求粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标x2.
10.如图所示是示波器的示意图,竖直偏转电极的极板长L1=
(1)要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大?
(2)若在偏转电极上加u=27.3sin 100t ( V)的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观察到多长的线段?
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
BD
C
D
D
AC
C
A
A
BCD
AC
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
D
CD
D
AD
A
C
C
C
B
A
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
A
D
AC
BC
ACD
A
D
AC
A
AD
二、实验题:
1、(1)0.520±0.002 (2) A1 R1 (3)实验电路如图所示 (4)(1.1±0.1)×10-6
2、(1)24 (2)1 800 (3)4
3、(1)ABCEGHI (2)如图所示(3)横截面边长a、管线长度l、电压表示数U、电流表示数I
4、(1 )A1 (2)R1 (3)电路图如图所示
5、(1 )b D或R1, (2) (1.48士0.02) 0.77(0.75~0.80)
6、(1)电路如图所示:
(2 ) I1、I2分别为电流表示数,R0是定值电阻大小.
三、计算题:
1、解:(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,.
(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,由动量守恒,得,即。
则系统的最大电势能为。
小球位移为,
小车位移为。
2、解:(1)金属环在电场力和摩擦力的共同作用下由静止开始做加速运动.随着速度的增大,洛伦兹力从零逐渐增大,金属环所受的摩擦力逐渐变大,合外力减小.所以金属环将做一个加速度逐渐减小的加速运动,达到最大速度后做匀速运动.
(2)开始时金属环速度为零,所受的摩擦力为最小,此时
金属环所受的合外力最大,根据牛顿第二定律,得金属环的最大加速度.
(3)当摩擦力时,金属环所受的合外力为零,金属环达到最大速度,则此时所受的洛伦兹力为,方向垂直纸面向外.因此,杆对金属环的弹力为,
当金属环达到最大速度时有,
解得。
3、解:(1)电压表 (2)1. 0 T
(3)0.125
J(提示:达到最大速度时外力F与安培力平衡,由可得最大速度=
4、解:(1)棒AB向左运动.以正电荷为例:受洛伦兹力方向,垂直 指向板MN,则电场方向垂直指向板PQ,据右手定则可知棒AB向左运动.
,则。
(2) ,带电粒子运动半径。当位移大小第一次达到时,如图所示带电粒子转过的圆心角为600,其运动时间,则。
故带电粒子运动周期,运动时间。
5、解:(1)小球带负电.
(2)小球在y方向上做竖直上抛运动,在x方向做初速度为零的匀加速运动,最高点Q 的坐标为(1. 6,3.2),则
又。
(3)由可解得上升阶段时间为,所以全过程时间为。
x方向发生的位移为。
由于电场力做正功,所以电势能减少,设减少量为△E,代入数据得△E=qEx=1.6 J.
6、解:(1)A球在电场力的作用下做匀加速直线运动,则解之得
(2 )A球与B球碰撞,动量守恒,则
根据题意,总能量不损失,则
联立解得
(3)取B球为参考系,A、B碰撞后,A球以向左做匀减速直线运动,经时间t后,速度减为零,同时与B球相距L,然后A球向右做匀加速直线运动,又经过时间t后,速度增为,与B球发生第二次碰撞,同理可证,每次总能量无损失的碰撞均为互换速度,则以后第三、四次碰撞情况可看成与第一、二次碰撞的情况重复,以此类推可知A、B两球不断碰撞的时间间隔相等,均为T=2t=2
7、解:(1)若先运动到P再运动到Q.则,
则v=
由几何关系得。
由得,方向垂直纸面向里.
(2)若先运动到Q再运动到P,则,
tan=,.
,垂直底面向外?
8、解:(1)ab棒以加速度a向右运动,当细线断时,ab棒运动的速度为v,产生的感应电动势为 E= BLv,
回路中的感应电流为I= E/2R,
cd棒受到的安培力为FB=BIL,
经t时间细线被拉断,得FB=T,v=at,
联立解得t=2RT/(B
(2)细线断后,ab棒做减速运动,cd棒做加速运动,两棒之间的距离增大,当两棒达相同速度而稳定运动时,两棒之间的距离增量△x达到最大值,整个过程回路中磁通量的变化量为= BL△x,
由动量守恒定律得mv=
回路中感应电动势的平均值为,
回路中电流的平均值I= El /2R,
对于cd棒,由动量定理得BIL=m,
联立解得
9、解:(1)粒子在x轴上方和下方的磁场中做半径相同的匀速圆周运动,其运动轨迹如图 (a)所示.设粒子的轨道半径r,有
由几何关系知粒子第二次经过x轴的坐标 为x1=2r=0.
(2)设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T.则.
据题意,知粒子在t=0到t内和在t到t时间内在磁场中转过的圆弧所对的圆心角均为,粒子的运动轨迹应如图 (b)所示。
由几何关系得x2=6r=
10、解:(1) ,
由以上三式,解得
(2)偏转电压的最大值U1=27. 3 V,电子通过偏转极板
后,在垂直极板方向上的最大偏转距离,
设打在荧光屏上时,亮点距的距离为,则,
荧光屏上亮线的长度为,代入数据,解得l=