如圖甲所示,在光滑絕緣的水平桌面上建立一xoy坐標系,平面處在周期性變化的電場和磁場中,電場和磁場的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿+y方向為電場強度的正方向,豎直向下為磁感應強度的正方向).在t=0時刻,一質(zhì)量為m=10g、電荷量為q=0.1C的帶電金屬小球自坐標原點O處,以v0=2m/s的速度沿x軸正方向射出.已知E0=0.2N/C、B0=0.2T.求:
(1)t=1s末速度的大小和方向;
(2)1s~2s內(nèi),金屬小球在磁場中做圓周運動的半徑和周期;
(3)試求出第3秒末小球所在位置的坐標。
(1)大小為2m/s,方向沿x軸正方向向上45°(6分);(2)半徑為m,周期為1s(6分);(3)(4m,4m)(6分)。
解析試題分析:(1)在0~1s內(nèi),金屬小球在電場力作用下,在x軸方向上做勻速運動
y方向做勻加速運動 (2分)
1s末粒子的速度 (2分)
設與x軸正方向的夾角為,則 = (2分)
(2)在1s~2s內(nèi),粒子在磁場中做圓周運動,由牛頓第二定律
得m (3分,式子2分,答案1分)
粒子做圓周運動的周期 (3分,式子2分,答案1分)
故小球的運行軌跡如下圖所示。
由(2)可知小球在第2秒的位置和第1秒末的位置相同,設第3秒末小球所處位置坐標為(x,y),t2=2s;則 (2分)
(2分)
解得x=4m y=4m ,所以坐標為(4m,4m) (2分)
考點:小球在電場作用下的類平拋運動,小球在磁場中的圓周運動。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi),存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II,兩電場的邊界均是邊長為L的正方形,兩個勻強電場相距為L。在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子,不計電子所受重力。
(1)確定電子離開ABCD區(qū)域時的位置坐標。
(2)若已知電子電荷量為e、質(zhì)量為m,求電子由靜止釋放到離開ABCD區(qū)域所經(jīng)歷的時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)如圖所示,水平方向的勻強電場場強為E,場區(qū)寬度為L,豎直方向足夠長,緊挨著電場的是垂直于紙面向外的兩個勻強磁場區(qū)域,其磁感應強度分別為B和2B。一個質(zhì)量m,電荷量為q的帶正電粒子,其重力不計,從電場的邊界MN上的a點由靜止釋放,經(jīng)電場加速后進入磁場,經(jīng)過時間穿過中間磁場,進入右邊磁場后能按某一路徑再返回到電場的邊界MN上的某一點b,途中虛線為場區(qū)的分界面。求:
(1)中間場區(qū)的寬度d;
(2)粒子從a點到b點所經(jīng)歷的時間;
(3)當粒子第n次返回電場的MN邊界時與出發(fā)點之間的距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖15,質(zhì)量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計,質(zhì)量為m的導體棒PQ放置在導軌上,始終與導軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為m,棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L,開始時PQ左側(cè)導軌的總電阻為R,右側(cè)導軌單位長度的電阻為R0。PQ左側(cè)勻強磁場方向豎直向上,磁感應強度大小為B。在t=0時,一水平向左的拉力F垂直作用于導軌的bc邊上,使導軌由靜止開始做勻加速直線運動,加速度為a。
(1)求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式;
(2)經(jīng)過多少時間拉力F達到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某一過程中力F做的功為W1,導軌克服摩擦力做功為W2,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,在x軸上方有垂直于x0y平面向里的勻強磁場,磁感應強度為B。在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場,場強為E,一質(zhì)量為m,電荷量為-q的粒子從坐標原點沿著y軸正方向射出,射出之后,第三次到達x軸時,它與點O的距離為L,不計粒子所受重力。求:
(1)此粒子射出的速度v;
(2)運動的總路程X。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成30°角,兩導軌的間距l(xiāng)=0.50m,一端接有阻值R=1.0Ω的電阻。質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒ab置于導軌上,與軌道垂直,電阻r=0.25Ω。整個裝置處于磁感應強度B=1.0T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向下。t=0時刻,對金屬棒施加一平行于導軌向上的外力F,使之由靜止開始沿斜面向上運動,運動過程中電路中的電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。電路中其他部分電阻忽略不計,g取10m/s2,求:
(1)4.0s末金屬棒ab瞬時速度的大;
(2)4.0s末力F的瞬時功率。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi),在?m≤x≤0的區(qū)域內(nèi)有磁感應強
度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于紙面向里的條形勻強磁場,其左邊界與x軸交于P點;在x>0的區(qū)域內(nèi)有電場強度大小E = 4N/C、方向沿y軸正方向的條形勻強電場,其寬度d = 2m。一質(zhì)量m = 6.4×10-27kg、電荷量q =?3.2×10?19C的帶電粒子從P點以速度v =4×104m/s,沿與x軸正方向成α=60°角射入磁場,經(jīng)磁場、電場偏轉(zhuǎn)后,最終通過x軸上的Q點(圖中未標出),不計粒子重力。求:
(1)帶電粒子在磁場中運動時間;
(2)當電場左邊界與y軸重合時Q點的橫坐標;
(3)若只改變上述電場強度的大小,要求帶電粒子仍能通過Q點,討論此電場左邊界的橫坐標x′與電場強度的大小E′的函數(shù)關(guān)系。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖甲所示,空間存在B=0.5T、方向豎直向下的勻強磁場,MN、PQ是相互平行的粗糙的長直導軌,處于同一水平面內(nèi),其間距L=0.2m,R是連在導軌一端的電阻,ab是跨接在導軌上質(zhì)量m=0.1kg的導體棒,從零時刻開始,通過一小型電動機對ab棒施加一個牽引力F,方向水平向左,使其從靜止開始沿導軌做加速運動,此過程中棒始終保持與導軌垂直且接觸良好,圖乙是棒的速度—時間圖像,其中OA段是直線,AC是曲線,DE是曲線圖像的漸近線,小型電動機功率在12s末達到額定功率Pm=4.5W,此后功率保持不變,除R以外,其余部分的電阻均不計,取g=10m/s2。求:
(1)導體棒在0~12s內(nèi)的加速度大。
(2)導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)和電阻R的阻值;
(3)若已知0~12s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量為12.5J,則此過程中牽引力F做的功。
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
關(guān)于功率,下列說法中正確的是:
A.力對物體做的功越多,力做功的功率越大 |
B.功率是描述力對物體做功快慢的物理量 |
C.從公式P=Fv可知,汽車的發(fā)動機功率可以隨速度的不斷增大而增大 |
D.從公式P=Fv可知,汽車的發(fā)動機功率就是指合外力的功率 |
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