14(9分)

(略)

15(8分)

  

16(8分)

0.04Kg  0.8N

17(13分)

.(1)由图象可知,金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为

t2t1

所以金属框的边长         

(2)在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力

                      

                      

   解得            

(3)金属框在进入磁场过程中金属框产生的热为Q1,重力对其做正功,安培力对其做负功,由动能定理得

   WW=0                

   Q1W                               

Q1Wmgl                

金属框在离开磁场过程中金属框产生的热为Q2,重力对其做正功,安培力对其做负功,由动能定理得

   WW /        

Q2W /                  

线框产生的总热量QQ1+Q2           

解得:  

18(14分)解:(1)粒子进入磁场后在磁场中作圆周运动,设半径为R,周期为T,由洛仑兹力提供向心力,有

qvB= 得:R===0.4m

又T====4p´10-4s

在磁场变化的第一段时间内,粒子运动的周期数为:

N==(个运动周期)

运动轨迹对应的圆心角为120°,作出粒子在磁场中运动的轨迹如图所示.

第一段时间末,粒子的坐标为:

x=Rcos30°=0.2m,  y=R+sin30°=0.6m

所求时刻,粒子的坐标(0.2m,0.6m)

(2)根据第(1)问可知,粒子在第一个磁场变化的时间段内时,运动了N1=个周期,在第二个时间段内运动的周期数为

N2==(个周期)

所对应的运动轨迹圆心角为60°.运动轨迹如图所示.

第三个时间段内同样运动了:N3==(个周期),

对应的圆心角为120°.

粒子运动的轨迹如图所示,粒子恰好在第三段时间末通过y轴.

故运动时间为t=´10-4s 

(3)粒子在磁场中作周期性运动,根据对称性和周期性,画出粒子的部分运动轨迹如图,其中O2、O6、O10构成一个正三边形。

故粒子在磁场中一共运动了6个大圆弧和6个小圆弧,故从原点出发到回到原点的总时间为

t'=6´´10-4s+6´´10-4s=12p´10-4s 

 0  159806  159814  159820  159824  159830  159832  159836  159842  159844  159850  159856  159860  159862  159866  159872  159874  159880  159884  159886  159890  159892  159896  159898  159900  159901  159902  159904  159905  159906  159908  159910  159914  159916  159920  159922  159926  159932  159934  159940  159944  159946  159950  159956  159962  159964  159970  159974  159976  159982  159986  159992  160000  447348 

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