(15分)如圖所示,在平面的第一象限和第二象限區(qū)域內(nèi),分別存在場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場Ⅰ和Ⅱ,電場Ⅰ的方向沿x軸正方向,電場Ⅱ的方向沿y軸的正方向。在第三象限內(nèi)存在著垂直于平面的勻強(qiáng)磁場Ⅲ,Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(-x0,0)。已知電子的電量為-e,質(zhì)量為m(不計(jì)電子所受重力)。

(1)在第一象限內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子,電子經(jīng)勻強(qiáng)電場Ⅰ和Ⅱ后恰能透過Q點(diǎn)。求釋放點(diǎn)的位置坐標(biāo)x、y應(yīng)滿足的關(guān)系式;
(2)若要電子經(jīng)勻強(qiáng)電場Ⅰ和Ⅱ后過Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小,電子應(yīng)從第一象限內(nèi)的哪點(diǎn)由靜止釋放?求該點(diǎn)的位置和過Q點(diǎn)時(shí)的最小動(dòng)能。
(3)在滿足條件(2)的情況下,若想使電子經(jīng)過Q后再次到達(dá)y軸時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為x0,求第三象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。
(1)(2)電子從第一象限內(nèi)的P()點(diǎn)由靜止釋放過Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小,過Q點(diǎn)時(shí)的最小動(dòng)能是(3)
(1)設(shè)電子從第一象限內(nèi)坐標(biāo)為(x,y)處由靜止釋放能過Q點(diǎn),到達(dá)y軸時(shí)的速度為,由動(dòng)能定理得:①  (1分)
若能到達(dá)Q點(diǎn),則應(yīng)滿足:②      (1分)
③      (1分)④   (1分)
聯(lián)立①②③④得:⑤     (1分)
(2)由動(dòng)能定理得:電子從P點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)勻強(qiáng)電場I和Ⅱ后過Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能:⑥                 (1分)而 (當(dāng)時(shí)取“=”)⑦    (1分)
由⑤⑥⑦得:(當(dāng)時(shí)取“=”)⑧   (1分)
所以電子從第一象限內(nèi)的P()點(diǎn)由靜止釋放過Q點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小,過Q點(diǎn)時(shí)的最小動(dòng)能是
(3)若勻強(qiáng)磁場Ⅲ方向垂直紙面向里,則電子左偏,不會(huì)再到達(dá)y軸,所以勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外.運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,則:

在滿足條件(2)的情況下所以=45°⑨                      (1分)
設(shè)在勻強(qiáng)磁場Ⅲ中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,到達(dá)y軸上的A點(diǎn),結(jié)合題中條件可推知,電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)為以QA為直徑的半圓,OA=x0,由幾何知識知:⑩        (1分)
設(shè)到達(dá)Q點(diǎn)的速度為,則      (1分)
解得:     (1分)
根據(jù)牛頓第二定律得:
解得:        (1分)
和r的值代入,第三象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
          (2分)
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,足夠長的U形導(dǎo)體框架的寬度L=0.5m,電阻忽略不計(jì),其所在平面與水平面成θ=37°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面,一根質(zhì)量m=0.2kg,有效電阻R=2Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上,導(dǎo)體棒與框架間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng),通過導(dǎo)體棒截面的電量共為Q=2C.求:

(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度;
(2)導(dǎo)體棒從開始下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng)這一過程中,導(dǎo)體棒的電阻消耗的電功.
(sin 37°=0.6  cos 37°=0.8  g=10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(11分)如圖甲所示,光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.20 m,兩導(dǎo)軌的左端之間所接的電阻R=0.40 Ω,導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m=0.10 kg的金屬桿ab,位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻r=0.10 Ω,導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì).整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下.現(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿,使之由靜止開始運(yùn)動(dòng),在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,求從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)t=5.0 s時(shí):

(1)通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)金屬桿的速度大;
(3)外力F的瞬時(shí)功率.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

電磁學(xué)的基本現(xiàn)象和規(guī)律在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。下列哪些電器件在工作時(shí),不是應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(     )
A.干電池B.電磁爐C.動(dòng)圈式話筒D.水力發(fā)電機(jī)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(14分)如圖甲所示,MN、PQ為間距L=0.5m足夠長的平行導(dǎo)軌,NQ⊥MN,導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接有一個(gè)R=4Ω的電阻。有一勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1T。將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C,且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:

(1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
(2)cd離NQ的距離s
(3)金屬棒滑行至cd處的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量
(4)若將金屬棒滑行至cd處的時(shí)刻記作t=0,從此時(shí)刻起,讓磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化(寫出B與t的關(guān)系式)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框abdc,ab長L1=1.0 m,bd長L2=0.5 m,線框的質(zhì)量m=0.2 kg,電阻R=2 Ω.其下方有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,該區(qū)域的上、下邊界PP′和QQ′均與ab平行.兩邊界間距離為H,H>L2,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T,方向與線框平面垂直。如圖27所示,令線框的dc邊從離磁場區(qū)域上邊界PP′的距離為h=0.7 m處自由下落.已知線框的dc邊進(jìn)入磁場以后,ab邊到達(dá)邊界PP′之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值.問從線框開始下落,到dc邊剛剛到達(dá)磁場區(qū)域下邊界QQ′的過程中,磁場作用于線框的安培力所做的總功為多少?(g取10 m/s2)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,電阻為R,導(dǎo)線電阻均可忽略,ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒,質(zhì)量為m,棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸,又能沿框架無摩擦下滑,整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合開關(guān)S,則S閉合后(   )
A.導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g
B.導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g
C.導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同
D.導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖15所示,豎直放置的長直導(dǎo)線通以恒定電流,一矩形導(dǎo)電線框abcd與通電導(dǎo)線共面放置,且ad邊與通電導(dǎo)線平行.下列情況下能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(  )

A.線框向左平動(dòng)
B.線框與電流方向同向平動(dòng)
C線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
D.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

正方形金屬線框abcd,每邊長,總質(zhì)量m,回路總電阻R,用細(xì)線吊住,線的另一端跨過兩個(gè)定滑輪,掛著一個(gè)質(zhì)量為M的砝碼。線框上方為一磁感應(yīng)強(qiáng)度B的有界勻強(qiáng)磁場區(qū),如圖,線框abcd在砝碼M的牽引下做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)線框上邊ab進(jìn)入磁場后立即做勻速運(yùn)動(dòng)。求:

(1)此時(shí)磁場對線框的作用力多大?線框勻速上升的速度多大?
(2)線框勻速進(jìn)入磁場的過程中,重物M有多少重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?/div>

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同步練習(xí)冊答案