分析 (1)粒子從P到Q是在加速電場中運動,根據(jù)動能定理求解板間電壓,即為R兩端電壓;
(2)根據(jù)歐姆定律求解電流,根據(jù)安培力公式求解安培力,根據(jù)平衡條件求解拉力,最后結(jié)合切割公式和功率公式列式,聯(lián)立求解即可;
(3)做出粒子在兩個磁場中的運動過程圖,粒子在兩部分的磁場中均做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,求解軌道半徑;分析找出不會回到N板的臨界條件:即軌跡恰好與y軸相切,再根據(jù)幾何關(guān)系即可求出h.
解答 解:
(1)設(shè)MN兩板的電壓為U,粒子在Q點的速度為v,R兩端電壓為U,導(dǎo)體棒的安培力為F安,導(dǎo)體棒的最大速度為vm,
離子從P運動到Q,由動能定理:qU=$\frac{1}{2}$mv2 ①
解得R兩端電壓:U=2V ②
(2)電路的電流:I=$\frac{U}{R}$ ③
安培力:F安=B0IL ④
受力平衡:F=Mg+F安 ⑤
由閉合電路歐姆定律:E=I(R+r) ⑥
感應(yīng)電動勢:E=B0Lvm ⑦
電動機的輸出功率:P=Fvm ⑧
聯(lián)立②③④⑤⑥⑦⑧式解得:電動機功率 P=9W ⑨
(3)
如圖所示,設(shè)離子恰好不會回到N板時,對應(yīng)的離子在上、下區(qū)域的運動半徑分別為r1和r2,圓心的連線與N板的夾角為φ.
粒子在磁場B1中,根據(jù)洛倫茲力提供向心力得:qvB1=m$\frac{{v}^{2}}{{r}_{1}}$⑩
解得運動半徑為:r1=$\frac{2}{3}$×10-2m⑪
粒子在磁場B2中,根據(jù)洛倫茲力提供向心力得:qvB2=m$\frac{{v}^{2}}{{r}_{2}}$⑫
解得運動半徑為:r2=1×10-2m⑬
如圖根據(jù)幾何關(guān)系得:(r1+r2)sin φ=r2⑭
r1+r1cos φ=h⑮
解⑩⑪⑫⑬⑭⑮得:h=1.2×10-2m.⑯
答:(1)金屬棒達最大速度時,電阻R兩端電壓U為2V;
(2)電動機的輸出功率P為9W;
(3)離子從Q點進入右側(cè)磁場后恰好不會回到N板,Q點距分界線的高度h為1.2×10-2m.
點評 本題是一道綜合題,考查點比較多,過程較為復(fù)雜要仔細分析,分析第三問時,一定要畫出圖,并且作圖要規(guī)范,這樣便于找到幾何關(guān)系.
科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | $\frac{{a}_{1}{t}_{1}}{2}$ | B. | $\frac{{a}_{1}{t}_{1}+{a}_{2}{t}_{2}}{2}$ | ||
C. | $\frac{{a}_{2}{t}_{2}}{2}$ | D. | $\frac{{a}_{1}{{t}_{1}}^{2}+{a}_{2}{{t}_{2}}^{2}}{2({t}_{1}+{t}_{2})}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 讓電流由東向西流過水平放置的直導(dǎo)線,直導(dǎo)線的小磁針不會發(fā)生轉(zhuǎn)動 | |
B. | 讓電流由東向西流過水平放置的直導(dǎo)線,直導(dǎo)線下方的小磁針會發(fā)生轉(zhuǎn)動 | |
C. | 讓電流由北向南流過水平放置的直導(dǎo)線,直導(dǎo)線下方的小磁針不會發(fā)生轉(zhuǎn)動 | |
D. | 讓電流由北向南流過水平放置的直導(dǎo)線,直導(dǎo)線下方的小磁針會發(fā)生轉(zhuǎn)動 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | M點的電勢與P點的電勢相等 | |
B. | 將負電荷由O點移動到P點,電場力做正功 | |
C. | M、N 兩點間的電勢差小于O、M兩點間的電勢差 | |
D. | O、P 兩點間的電勢差大于P、N兩點間的電勢差 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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