題目列表(包括答案和解析)
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圖11
(1)大致畫出帶電粒子一個周期的運動軌跡;
(2)帶電粒子運動一個周期內(nèi)走過的路程;
(3)粒子從t=0時刻開始運動6.28×10-2s的過程中,粒子運動了幾個周期.
某空間存在著如圖8-2-27甲所示的足夠大的沿水平方向的勻強磁場.在磁場中A、B兩個物塊疊放在一起,置于光滑水平面上,物塊A帶正電,物塊B不帶電且表面絕緣.在t1=0時刻,水平恒力F作用在物塊B上,物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運動.在A、B一起向左運動的過程中,以下說法正確的是 ( ).
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圖8-2-27
A.圖乙可以反映A所受洛侖茲力大小隨時間t變化的關(guān)系
B.圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系
C.圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關(guān)系
D.圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系
某同學設(shè)想用帶電粒子的運動軌跡做出“0”、“8”字樣,首先,如圖甲所示,在真空空間的豎直平面內(nèi)建立直角坐標系
,在
和
處有兩個與
軸平行的水平界面
和
,它們把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域,在三個區(qū)域內(nèi)分別存在勻強磁場
、
、
,其
大小滿足
,方
向如圖甲所示.在Ⅱ區(qū)域內(nèi)的
軸左右
兩側(cè)還分別存在勻強電場
、
(圖中
未畫出),忽略所有電、磁場的邊緣效應.
是以坐標原點
為中心對稱的正方
形,其邊長
.現(xiàn)在界面
上的
A處沿
軸正方向發(fā)射一比荷
的帶正電荷的粒子(重力不計),粒子恰能沿圖中實線途經(jīng)B、C、,D三點后回到A點并做周期性運動,軌跡構(gòu)成一個“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時均做直線運動.
(1)求
、
的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強電場和磁場,其他條件不變,仍在A處以相同的速度發(fā)射相同的粒子,請在Ⅱ和Ⅲ區(qū)城內(nèi)重新設(shè)計適當?shù)膭驈婋妶龌騽驈姶艌,使粒子運動的軌跡成為上下對稱的“8”字,且粒子運動的周期跟甲圖中相同.請通過必要的計算和分析,求出你所設(shè)計的“場”的大小、方向和區(qū)域,并在乙圖中描繪出帶電粒子的運動軌跡和你所設(shè)計的“場”.(上面半圓軌跡已在圖中畫出)
一、本題共10小題,每小題3分,共30分。在每小題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項是正確的,有的小題有多個選項是正確的。全部選對的得3分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分。
題 號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
CD
AC
D
AB
C
BD
AD
BC
ABC
BC
二、本題共3小題,共14分。
11.(1)左; (2分) (2)大 (2分)
12.(1)小于; (2分) (2)9.4 (2分)
13.(1)R1; (2分) (2)見答圖1;(2分)
(3)BD (2分)
三、本題共7小題,共56分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。
14.(7分)
解:(1)金屬桿剛進入磁場切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E=Blv,…………………(1分)
根據(jù)閉合電路歐姆定律,通過電阻R的電流大小I=
=
(2)M、N兩端電壓為路端電壓,則UMN=IR=0.4V…………………………………(2分)
(3)每秒鐘重力勢能轉(zhuǎn)化為電能E=
(R+r)t =0.25J…………………………(2分)
15.(7分)
解:(1)帶電粒子勻速通過場區(qū)時受到的電場力與洛侖茲力平衡,qE=qv0B,解得磁感應強度
……………………………………………………………………(2分)
(2)電子通過電場區(qū)偏轉(zhuǎn)的距離
……………………………………(2分)
(3)設(shè)粒子運動到下極板時的動能大小為Ek,根據(jù)動能定理
q?2E?
d = Ek-高三第一學期期末練習物理.files/image023.gif)
………………………………………………………………(1分)
解得Ek =
………………………………………………………………………(2分)
16.(8分)
解:(1)油滴速度為
時所受阻力
=k
,
油滴向下勻速運動時,重力與阻力平衡,有
=mg……………………………………(1分)
…………………………………………………………………………(1分)
則
…………………………………………………………………………(2分)
(2)設(shè)油滴所帶電荷量為q,油滴受到的電場力F電
,
油滴向上勻速運動時,阻力向下,油滴受力平衡,
………………(2分)
則油滴所帶電荷量
………………………………………………(2分)
17.(8分)
解:(1)在0~0.3s時間內(nèi)感應電動勢
……………(1分)
在0.3~0.5s時間內(nèi)感應電動勢
………………………(1分)
(2)在0~0.3s時間內(nèi)
………(1分)
在0.3~0.5s時間內(nèi)
…………(1分)
i-t圖象如答圖2所示!1分)
(3)在0~0.3s時間內(nèi),圓環(huán)中產(chǎn)生的熱量
……(1分)
在0.3~0.5s時間內(nèi),圓環(huán)中產(chǎn)生的熱量
……(1分)在0~10s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的熱量Q=20(Q1+Q2)=9.42×10-2J…………………………(1分)
說明:其他解法正確也得分,數(shù)值計算問題不重復扣分。
18.(8分)
解:(1)電子打到熒光屏上時速度的大小等于它飛出加速電場的速度大小,設(shè)為v,由動能定理
………(1分)
解得
……………………………………(2分)
(2)當磁感應強度為峰值B0時,電子束有最大偏轉(zhuǎn),在熒光屏上打在Q點,
。電子運動軌跡如答圖3所示,設(shè)此時的偏轉(zhuǎn)角度為θ,由幾何關(guān)系可知,
,
……………………………(1分)
根據(jù)幾何關(guān)系,電子束在磁場中運動路徑所對圓心角α=θ,而
…………………(1分)
由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得evB0=mv2/R………………………………………(1分)
解得
…………………………………………………………………………(2分)
19.(9分)
解:(1)電場力F電與洛侖茲力f洛大小之比
……………………(2分)
(2)電場力與場強方向相同,洛侖茲力與磁感應強度方向(即場強方向)垂直,帶電質(zhì)點受電場力和洛侖茲力的合力與重力平衡,故磁場和電場方向與yOz平面平行,與-y方向成53°斜向下,方向如答圖4所示。
(qE)2+(qv0B)2=(mg)2……………………………(1分)
解得q=2.0×10-5C……………………………………(2分)
(3)撤去磁場后,帶電質(zhì)點在沿x軸方向上做勻速直線運動,經(jīng)過時間t=0.20s,沿x軸方向上的位移x=v0t=20m………………………………………………………………(1分)
帶電質(zhì)點受恒定合力,其大小等于洛侖茲力,方向與洛侖茲力方向相反。由幾何關(guān)系可知質(zhì)點受合力方向與+y方向成37°斜向下。
質(zhì)點的加速度
,
位移s在y軸方向的分量y=scos37°=9.6cm,………………………………………(1分)
在z軸方向的分量z=-ssin37°=-7.2cm!1分)
所以,經(jīng)過時間t=0.2s帶電質(zhì)點的位置為(20m,9.6cm,-7.2cm)……………(1分)
20.(9分)
解:(1)磁流體發(fā)電機電動勢E=Bdv ……………………………………………………(1分)
用左手定則判斷出正離子向N板偏轉(zhuǎn),因此N板的電勢高…………………………(1分)
(2)兩板間海水的電阻
,回路中的電流
……………………………(1分)
磁場對管道內(nèi)海水的作用力F磁=BId
解得F磁=
……………………………………………………………………… (1分)
方向與v方向相反(水平向東) ……………………………………………………………(1分)
(3)在t時間內(nèi)管道中海水移動的距離為s=vt …………………………………………(1分)
在t時間內(nèi)克服摩擦阻力的功W1=kvs,克服磁場力做功W2=F磁s ………………(1分)
在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電機消耗的總機械能E=W1+W2=
……… (2分)
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