23.(18分)

(1)设CD两板间电压U0=9.0V时带电粒子从小孔O2进入磁场的速度为v0,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R0,根据动能定理和牛顿第二定律有

…………………………………………………………………………2分

   ………….2分

解得R0=6.0cm………….2分

(2)如答图2所示,带电粒子轨迹与MN相切时,恰好飞出磁场,此时粒子运动半径R1=d………………………….1分

设恰能飞出磁场边界MN的带电粒子在电场中运动时CD两板间的电压为U1,从小孔O2进入磁场时的速度为v1,根据牛顿第二定律和动能定理有

………………….1分 

……….………1分

解得………….………1分

由于粒子带正电,因此只有在C板电势高于D板电势(uCD为正值)时才能被加速进入磁场,根据图象可得UCD=25 V的对应时刻分别为

t1=0.50×10-2s ……………………………………………………………………………………1分

t2=1.5×10-2s………………………………………………………………………….………..…1分

则粒子在0到4.0×10-2 s内能飞出磁场边界的飘入时间范围为0.50×10-2s ~1.5×10-2s

……………………………….………1分

(3)粒子速度越大在有界磁场中的偏转量越小。设粒子在磁场中运动的最大速度为vm,对应的运动半径为Rm,粒子运动轨迹如答图3所示,依据动能定理和牛顿第二定律有

………………………1分

………………………1分

粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小距离……1分

粒子射出磁场区域的最左端时粒子运动轨迹与MN相切处,即粒子向左偏移距离x2=d

则磁场边界MN有粒子射出的长度范围Δx= x2- x1=d-x1……………………………1分

解得Δx=5.9cm………………………………………………………………………………1分

6.07高三模拟..一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图40所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则   (  A.  )

A.επfl2B,且a点电势低于b点电势    

B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势

C.επfl2B,且a点电势高于b点电势

D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势

7(黄冈).(16分)如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场. 质量为m、带电荷量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经Nx轴上的P点最后又回到M点. 设,求:

  (1)电场强度E的大小;

  (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;

  (3)粒子从M点进入电场,经NP点最后又回到M点所用的时间.

解:(1)根据粒子在电场中运动的情况可知,粒子带负电,粒子在电场中运动所用的时间,设为t1x方向:y方向:  解得:电场强度

(2)设到达N点时速度为v,运动方向与x轴负方向的夹角为,如图所示.

 由动能定理得

  将代入得,因为,所以

  粒子在磁场中做匀速圆周运动,经过P点时速度方向也与x轴负方向成,从PM做直线运动.

 因为,所以 粒子在磁场中的轨道半径为

 又因为,联立解得,方向垂直纸面向里.

  (3)粒子在电场中运动的时间为t1

设粒子在磁场中运动所用的时间为t2,有

设从P点到M点所用时间为t3,则

粒子从M点进入电场,经NP点最后又回到M点所用的时间为

8(海淀).(18分)如图所示,两条相距l=0.20m的平行光滑金属导轨中间水平,两端翘起。中间水平部分MNPQ长为d=1.50m,在此区域存在竖直向下的匀强磁场B=0.50T,轨道右端接有电阻R=1.50Ω。一质量为m=10g的导体棒从左端高H=0.80m处由静止下滑,最终停在距MP右侧L=1.0m处,导体棒始终与导轨垂直并接触良好。已知导体棒的电阻r=0.50Ω,其他电阻不计,g取10m/s2。求:

   (1)导体棒第一次进入磁场时,电路中的电流;

(2)导体棒在轨道右侧所能达到的最大高度;

(3)导体棒运动的整个过程中,通过电阻R的电量。

解:(1)因为导轨光滑,所以导体棒下滑过程中机械能守恒,设导体棒第一次进入磁场时的速度为v1,则

               

         (2分)

          (2分)

          (2分)

  (2)设导体棒第一次出水平磁场时的速度为v2,设导体棒在水平轨道上运动的时间里,电路中电流的平均值为,导体棒在水平导轨上运动的时间为t,根据动量定理有

               (5分)      

  (3)设导体棒在整个运动过程中闭合电路中磁通量的变化为,设导体棒在磁场中运动中电流的平均值为,     

           (6分) 

9(成都).(18分)如图18甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D上分别开有正对的小孔O1O2,两板接在交流电源上,两板间的电压uCD随时间t变化的图线如图乙所示。从t=0时刻开始,从C板小孔O1处连续不断飘入质量m=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19C的带正电的粒子(飘入速度很小,可忽略不计)。在D板上方有以MN为水平上边界的匀强磁场,MND板的距离d=10 cm,匀强磁场的磁感应强度为B=0.10T,方向垂直纸面向里,粒子受到的重力及粒子间的相互作用力均可忽略不计,平行金属板C、D之间距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求(保留两位有效数字):

(1)在CD两板间电压U0=9.0V时飘入小孔O1的带电粒子进入磁场后的运动半径;

(2)从t=0到t=4.0×10-2s时间内飘入小孔O1的粒子能飞出磁场边界MN的飘入时间范围;

(3)磁场边界MN上有粒子射出的范围的长度。

 

 0  162933  162941  162947  162951  162957  162959  162963  162969  162971  162977  162983  162987  162989  162993  162999  163001  163007  163011  163013  163017  163019  163023  163025  163027  163028  163029  163031  163032  163033  163035  163037  163041  163043  163047  163049  163053  163059  163061  163067  163071  163073  163077  163083  163089  163091  163097  163101  163103  163109  163113  163119  163127  447348 

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