(16分)如圖所示,固定的光滑金屬導軌間距為L,導軌電阻不計,上端a、b間接有阻值為R的電阻,導軌平面與水平面的夾角為θ,且處在磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中。質量為m、電阻為r的導體棒與固定彈簧相連后放在導軌上。初始時刻,彈簧恰處于自然長度,導體棒具有沿軌道向上的初速度v0。整個運動過程中導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸。已知彈簧的勁度系數為k,彈簧的中心軸線與導軌平行。![]()
⑴求初始時刻通過電阻R的電流I的大小和方向;
⑵當導體棒第一次回到初始位置時,速度變為v,求此時導體棒的加速度大小a;
⑶導體棒最終靜止時彈簧的彈性勢能為Ep,求導體棒從開始運動直到停止的過程中,電阻R上產生的焦耳熱Q。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖所示,直角坐標系xoy的第一象限內有場強為E方向沿x軸負向的勻強電場,第二象限內有方向沿y軸負向的勻強電場,在
的區域內有方向垂直坐標平面的勻強磁場.一質量為m、電荷量為q的正粒子(不計重力),從P(
)點由靜止開始運動, 通過第二象限后經
點再進入y≤0區域,并恰好經過坐標原點O.求![]()
(1)第二象限內勻強電場的場強
.
(2)y≤0區域內勻強磁場的磁感應強度B.
(3)粒子從P到0經歷的時間.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場,現將一重力不計、比荷
=106 C/kg的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放,經過
×10-5 s后,電荷以v0=1.5×104 m/s的速度通過MN進入其上方的勻強磁場,磁場與紙面垂直,磁感應強度B按圖b所示規律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時為t=0時刻).求:![]()
(1)勻強電場的電場強度E的大小;(保留2位有效數字)
(2)圖b中t=
×10-5 s時刻電荷與O點的水平距離;
(3)如果在O點右方d=68 cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點出發運動到擋板所需的時間.(sin 37°=0.60,cos 37°=0.80) (保留2位有效數字)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示的直角坐標系中,第Ⅰ、Ⅳ象限內存在著垂直紙面向里的勻強磁場,在x=-2L與y軸之間第Ⅱ、Ⅲ象限內存在大小相等,方向相反的勻強電場,場強方向如圖所示。在A(-2L,L)到C(-2L,0)的連線上連續分布著電荷量為+q、質量為m的粒子。從t=0時刻起,這些帶電粒子依次以相同的速度v0沿x軸正方向射出。從A點射出的粒子剛好沿如圖所示的運動軌跡(軌跡與x軸的交點為OC的中點)從y軸上A′(0,-L)沿x軸正方向進入磁場。不計粒子的重力及它們間的相互作用,不考慮粒子間的碰撞。 ![]()
(1)求電場強度E的大;
(2)若勻強磁場的磁感應強度
,求從A′點進入磁場的粒子返回到直線x=-2L時的位置坐標;
(3)在AC間還有哪些位置的粒子,經過電場后也能沿x軸正方向進入磁場。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
質量為m、電荷量為q的帶負電粒子自靜止開始釋放,經M、N板間的電場加速后,從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中,該粒子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L,如圖所示.已知M、N兩板間的電壓為U,粒子的重力不計.求:勻強磁場的磁感應強度B. ![]()
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖甲所示,在坐標系
中,
軸左側有沿
軸正向的勻強電場,場強大小為E;
軸右側有如圖乙所示,大小和方向周期性變化的勻強磁場,磁感強度大小B0已知.磁場方向垂直紙面向里為正.
時刻,從
軸上的p點無初速釋放一帶正電的粒子,質量為m,電量為q(粒子重力不計),粒子第一次在電場中運動時間與第一次在磁場中運動的時間相等.求![]()
(1)P點到O點的距離;
(2)粒子經一個周期沿y軸發生的位移;
(3)粒子能否再次經過O點,若不能說明理由.若能,求粒子再次經過O點的時刻;
(4)粒子第4n(n=1、2、3 )次經過y軸時的縱坐標.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,質量為M ="2.0" kg的小車A靜止在光滑水平面上,A的右端停放有一個質量為m ="0.10" kg帶正電荷q ="5.0" ´10-2 C的小物體B,整個空間存在著垂直紙面向里磁感應強度B =2.0T的勻強磁場,F從小車的左端,給小車A一個水平向右的瞬時沖量I ="26" N·s,使小車獲得一個水平向右的初速度,此時物體B與小車A之間有摩擦力作用,設小車足夠長,g 取10m/s2。求:![]()
(1)瞬時沖量使小車獲得的動能Ek;
(2)物體B的最大速度vm,并在v-t坐標系中畫出物體B的速度隨時間變化的示意圖像;
(3)在A與B相互作用過程中系統增加的內能E熱.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在xOy平面直角坐標系中,直角三角形MNL內存在垂直于xOy平面向里磁感應強度為B的勻強磁場,三角形的一直角邊ML長為6a,落在y軸上,∠NML = 30°,其中位線OP在x軸上.電子束以相同的速度v0從y軸上-3a≤y≤0的區間垂直于y軸和磁場方向射入磁場,已知從y軸上y=-2a的點射入磁場的電子在磁場中的軌跡恰好經過
點.若在直角坐標系xOy的第一象限區域內,加上方向沿y軸正方向、大小為E=Bv0的勻強電場,在x=3a處垂直于x軸放置一平面熒光屏,與x軸交點為Q.忽略電子間的相互作用,不計電子的重力.試求:![]()
(1)電子的比荷;
(2)電子束從+y軸上射入電場的縱坐標范圍;
(3)從磁場中垂直于y軸射入電場的電子打到熒光屏上距Q點的最遠距離。
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