14、如图所示,两根固定的光滑的金属导轨水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨间距为L=0.5m,导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°角.导轨的倾斜部分有一个匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直于斜面向上,导轨的水平部分有n个相同的匀强磁场区域,磁场方向竖直向上,所有磁场的磁感应强度大小均为B=1T,磁场沿导轨的长度均为L=0.5m,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直,导轨的水平部分中相邻磁场区域的间距也为L.现有一质量为m=0.5kg,电阻为r=0.2Ω,边长也为L的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的高度h=2.4m,金属线框在MN边刚滑进磁场abcd时恰好做匀速直线运动,此后,金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分并最终停止.取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:

  (1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s;

  (2)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域;

  (3)整个过程中金属线框内产生的焦耳热.

本题是电磁感应双轨金属框进入控制区域磁场综合计算题,求解本题的关键是建立物理模型和还原物理规律,巧用能量守恒定律求解,是高考的重点和热点。

解析:(1)设金属线框刚进入磁场区域abcd的速度为v1,则线框中产生的感应电动势

                                        

安培力                            

依题意,有:                           

线框下滑距离s的过程中,根据机械能守恒定律,有:

                                  

联立以上各式解得:            

(2)设金属线框刚全部进入水平导轨时速度为v2,线框在倾斜轨道上运动的全过程中,根据动能定理,有:

                     

解得:                                  

线框进入水平导轨的磁场中后由于受到安培力作用而减速直至速度减为零,线框在穿越任一磁场区域的过程中,根据动量定理,有:

,即                         

又                                 

所以,线框在穿越每一磁场区域速度的减少量相同,且        

线框在水平导轨上穿越磁场区域的个数

                             

金属框能穿越导轨水平部分中2个完整的磁场区域.       

(3)整个过程中,根据能量守恒定律,有:

金属线框内产生的焦耳热.      

13、如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2l,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板l处有一固定档板,长为l的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔(不与金属板A接触)后与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开弹簧的瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与弹簧接触时小球电荷量的(k>1)。

(1)小球第一次接触薄板Q后,则弹簧的最大弹性势能多大;

(2)假设小球被第N次弹回两板间后向右运动的最远处恰好到达B板,小球从开始运动到被第N次弹回两板间向右运动到达B板的总时间。

本题是利用弹簧进构综合计算题,注意识别物理模型:简谐振动

解析:(1)qEl

(2)简谐运动固有周期不变,弹簧运动时间 

第一次从P到Q的时间 

某次从Q点向右运动后返回Q点的时间 

最后一次从Q到B板的时间 

12、如图所示,矩形区域I和II内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场(AA′、BB′、CC′、DD′为磁场边界,四者相互平行),磁感应强度大小均为B,矩形区域的长度足够长,两磁场宽度及BB′与CC′之间的距离均相同。某种带正电的粒子从AA′上O1处以大小不同的速度沿与O1A成α=30°角进入磁场(如图所示,不计粒子所受重力),当粒子的速度小于某一值时,粒子存区域I内的运动时间均为t0.当速度为v0时,粒子在区域I内的运动时间为t0/5。求:w_w*w.k*s_

(1)粒子的比荷q/m

(2)磁场区域I和II的宽度d;w_w w. k#s5_

(3)速度为v0的粒子从Ol到DD′所用的时间。

本题是带电粒子在磁场中偏转问题

解析:(1)若速度小于某一值时粒子不能从BB′离开区域I,只能从AA′边离开区域I。则无论粒子速度大小,在区域I中运动的时间相同。轨迹如图所示(图中只画了一个粒子的轨迹)。则粒子在区域I内做圆周运动的圆心角为φ=300°,由

      得:粒子做圆周运动的周期

由     解得:

(2)速度为v0时粒子在区域I内运动时间为t0/5,设轨迹所对圆心角为φ2。由      得:

所以其圆心在BB′上,穿出BB′时速度方向与BB′垂直,其轨迹如图所示,设轨道半径为R,由

    得:        

(3)区域I、II宽度相同,则粒子在区域I、II中运动时间均为t0/5,穿过中间无磁场区域的时间为

       则粒子从O1到DD′所用的时间w_w w. k#s5_

 0  277209  277217  277223  277227  277233  277235  277239  277245  277247  277253  277259  277263  277265  277269  277275  277277  277283  277287  277289  277293  277295  277299  277301  277303  277304  277305  277307  277308  277309  277311  277313  277317  277319  277323  277325  277329  277335  277337  277343  277347  277349  277353  277359  277365  277367  277373  277377  277379  277385  277389  277395  277403  447090 

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