摘要: 电场力做功与能量的变化应用 电场力做功.可与牛顿第二定律.功和能等相综合.解题的思路和步骤与力学中的完全相同.但要注意电场力做功的特点--与路径无关 电场中的导体.电容器 知识简析 一.电场中的导体
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(功能关系在电场中的应用)如图所示匀强电场E的区域内,在O点处放置一点电荷+Q,a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点,aecf平面与电场平行,bedf平面与电场垂直,则下列说法中正确的是
A.
b、d
两点的电场强度相同B.
a
点的电势等于f点的电势C.
点电荷+
q在球面上任意两点之间移动时,电场力一定做功D.
将点电荷+
q在球面上任意两点之间移动,从球面上a点移动到c点的电势能变化量一定最大(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的粒子A(不计重力)从M板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当A进入板间,两板的电势差变为U,粒子得到加速,当A离开N板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,A在磁场作用下做半径为R的圆周运动,R远大于板间距离,A经电场多次加速,动能不断增大,为使R保持不变,磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求![]()
(1)A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小;
(2)在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
;
(3)若有一个质量也为m、电荷量为+kq(k为大于1的整数)的粒子B(不计重力)与A同时从M板小孔飘入板间,A、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示A、B的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映A、B的运动轨迹,并经推导说明理由。![]()
(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的粒子A(不计重力)从M板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当A进入板间,两板的电势差变为U,粒子得到加速,当A离开N板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,A在磁场作用下做半径为R的圆周运动,R远大于板间距离,A经电场多次加速,动能不断增大,为使R保持不变,磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求

(1)A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小;
(2)在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
;
(3)若有一个质量也为m、电荷量为+kq(k为大于1的整数)的粒子B(不计重力)与A同时从M板小孔飘入板间,A、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示A、B的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映A、B的运动轨迹,并经推导说明理由。

(1)A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小;
(2)在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
(3)若有一个质量也为m、电荷量为+kq(k为大于1的整数)的粒子B(不计重力)与A同时从M板小孔飘入板间,A、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示A、B的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映A、B的运动轨迹,并经推导说明理由。
如图甲所示,光滑导轨放置在水平地面上,整个装置处在垂直轨道平面向下的匀强磁场中。有一质量为m的金属杆ab,在外力F作用下运动,整个回路中的感应电流随时间的变化图象如图乙所示,下列说法正确的是
[ ]
A.由于电流随时间成线性变化,即I与t成正比,故ab杆将做匀速运动
B.ab杆将做匀加速运动
C.所加的力F为一恒力
D.拉力F做的功大于整个回路中产生的电能
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B.ab杆将做匀加速运动
C.所加的力F为一恒力
D.拉力F做的功大于整个回路中产生的电能
(1)导体棒CD在磁场中由静止开始运动过程中拉力F与时间t的关系.
(2)若撤去拉力后,棒的速度v随位移s的变化规律满足v=v0-cs,(C为已知的常数)撤去拉力后棒在磁场中运动距离d时恰好静止,则拉力作用的时间为多少?
(3)若全过程中电阻R上消耗的电能为Q,则拉力做的功为多少?
(4)请在图中定性画出导体棒从静止开始到停止全过程的v-t图象.图中横坐标上的t0为撤去拉力时刻,纵坐标上的v0为棒CD在t0时刻的速度(本小题不要求写出计算过程)