9．如圖9所示.在絕緣的水平面上方存在著勻 強(qiáng)電場(chǎng).水平面上的帶電金屬塊在水平拉力F 過(guò)程中.外力F做功32J.金屬塊克服電場(chǎng)力 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖9所示，在絕緣的光滑水平面上有A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，A帶正電，B帶負(fù)電，電量都是q，它們之間的距離為d．為使兩電荷在電場(chǎng)力作用下都處于靜止?fàn)顟B(tài)，必須在水平方向加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)．當(dāng)兩電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，已知靜電力常數(shù)為k。求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；

（2）AB連線的中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度；

（3）若撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)，再在AB連線上放置另一點(diǎn)電荷，A、B仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)要討論說(shuō)明。

 


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如圖9所示，在水平地面上固定一傾角為θ的光滑絕緣斜面，斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q>0)的滑塊從距離彈簧上端為x0處?kù)o止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變。設(shè)滑塊與彈簧接觸過(guò)程沒有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g，則(　　)

A．當(dāng)滑塊的速度最大時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大

B．當(dāng)滑塊的速度最大時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大

C．當(dāng)滑塊的加速度最大時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大

D．當(dāng)滑塊的加速度最大時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大

圖9

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如圖9所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、電鍵K與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場(chǎng)B中。兩板間放一臺(tái)小壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電量為+q的小球。K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，K閉合時(shí)傳感器上的示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半。則線圈中磁場(chǎng)B的變化情況和磁通量變化率分別是（   ）

A．正在增加，    B．正在增加，

C．正在減弱，    D．正在減弱，

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如圖9所示，光滑絕緣水平面上放置一均勻?qū)w制成的正方形線框abcd，線框質(zhì)量為m，電阻為R，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。有一方向豎直向下的有界磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)區(qū)寬度大于L，左右邊界與ab邊平行。線框在水平向右的拉力作用下垂直于邊界線穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)。

（1）若線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，當(dāng)線框ab邊離開了磁場(chǎng)，而cd邊還在磁場(chǎng)中時(shí)，求ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；

（2）若線框從靜止開始以恒定的加速度a運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間ab邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)，求cd邊將要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)回路的電功率；

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（14分）如圖9所示，光滑絕緣水平面上放置一均勻?qū)w制成的正方形線框abcd，線框質(zhì)量為m，電阻為R，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。有一方向豎直向下的有界磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)區(qū)寬度大于L，左右邊界與ab邊平行。線框在水平向右的拉力作用下垂直于邊界線穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)。

（1）若線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，當(dāng)線框ab邊離開了磁場(chǎng)，而cd邊還在磁場(chǎng)中時(shí)，求ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；

（2）若線框從靜止開始以恒定的加速度a運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間ab邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)，求cd邊將要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)回路的電功率；

 

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一、本題共10小題，每小題3分，共30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的。全部選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。把你認(rèn)為正確答案的代表字母填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。

1．B  2．AC  3．CD  4．AB  5．D  6．CD  7．BC  8．AC  9．A  10．CD

二、本題共3小題，共14分。按照要求作圖或把答案填在題中的橫線上。

12．（1）；（2分）  ；（2分）（2）偏小。（1分）

13．（1）如答圖1；（2分）  （2）0~6.4；（2分）

   （3）。（2分）

三、本大題包括7小題，共56分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)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(jì)算的題的答案必須明確寫出數(shù)值和單位。

14．（7分）

解：（1）質(zhì)子進(jìn)入磁場(chǎng)做半徑為R1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖滋力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，…………………………（2分）

       質(zhì)子離開磁場(chǎng)時(shí)到達(dá)A點(diǎn)，O、A間的距離.………………（1分）

       同理，α粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，α粒子離開磁場(chǎng)時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，

       O、B間的距離，則A、B兩點(diǎn)間的距離.…（2分）

   （2）α粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期為，

       則α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為…………………………（2分）

15．（7分）解：（1）根據(jù)電磁感應(yīng)定律，金屬棒ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

       ……………………………………（1分）

       根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過(guò)R的電流……………………（1分）

       金屬棒兩端的電壓U=E－Ir=2.5V.………………………………………………（1分）

   （2）由于ab桿做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力和磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力大小相等，即

        …………………………………………………………（2分）

   （3）根據(jù)焦耳定律，電阻R上消耗的電功率P=I2R=1.25W.…………………（2分）

16．（8分）解：（1）滑塊沿斜面滑下的過(guò)程中，受到的滑動(dòng)摩擦力，

       設(shè)到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為，根據(jù)動(dòng)能定理

       ，…………………………（2分）

       解得………………………………………………（1分）

   （2）滑塊第一次與擋板碰撞后沿斜面返回上升的高度最大，設(shè)此高度為，根據(jù)動(dòng)能定理， ，…………………………（2分）

       代入數(shù)據(jù)解得……………………………………（1分）

   （3）滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢(shì)能和電勢(shì)能和減少等于克服摩擦力做的功，

          即等于產(chǎn)生的熱能，……………………（2分）

17．（8分）解：（1）因?yàn)榫�圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流變化的周期與磁場(chǎng)變化的周期相同，所以由圖象可知，線圈中產(chǎn)生交變電流的周期為T=3.14×10－2s.

       所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為……………………（2分）

   （2）根據(jù)歐姆定律，電路中電流的最大值為

       通過(guò)小燈泡電流的有效值為，…………………………（1分）

       小燈泡消耗的電功率為P=I2R=2.88W………………………………………………（2分）

   （3）在磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的1~1/4周期內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值

       通過(guò)燈泡的平均電流……………………………………（1分）

       通過(guò)燈泡的電荷量………………………………（2分）

18．（8分）解：（1）當(dāng)通過(guò)金屬棒的電流為I2時(shí)，金屬棒在導(dǎo)軌上做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律，………………………………（1分）

       設(shè)金屬棒到達(dá)NQ端時(shí)的速率為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，，……………（1分）

       由以上兩式解得：……………………………………（2分）

   （2）當(dāng)金屬棒靜止不動(dòng)時(shí)，金屬棒的電阻，設(shè)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，

       電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量為Q，根據(jù)焦耳定律，Q=I，…………………（2分）

       根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，，將（1）的結(jié)果代入，爭(zhēng)得

………（2分）

19．（9分）解：（1）t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子先沿OO′方向做勻速運(yùn)動(dòng)，即有，

       而后在電場(chǎng)力作用下做類平拋運(yùn)動(dòng)，在垂直于OO′方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)到達(dá)B、D

端界面時(shí)偏離OO′的距離為y1，則.………………（2分）

       t=T/2時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子先在T/2時(shí)間內(nèi)做拋物線運(yùn)動(dòng)到達(dá)金屬板的中央，而后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)金屬板B、D端界面。設(shè)電子到達(dá)金屬板的中央時(shí)偏離OO′的距離為y2，將此時(shí)電子的速度分解為沿OO′方向的分量與沿電場(chǎng)方向的分量，并設(shè)此時(shí)刻電子的速度方向與OO′的夾角為θ，電子沿直線到達(dá)金屬板B、D端界面時(shí)偏離OO′的距離為，則有；

解得……………………………………………………（1分）

因此，�！�1分）

（2）在t=(2n+1) T/2(n=0, 1,2……)時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子在離開金屬板時(shí)偏離OO′的距離最大，因此為使所有進(jìn)入金屬板間的電子都能夠飛出金屬板，應(yīng)滿足的條件為，解得板間電太的最大值。…………………………………………（2分）

（3）設(shè)）時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)熒光屏上的位置與O′點(diǎn)的距離為Y1；t=(2n+1)T/2(n=0,1,2……)時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)熒光屏上的位置與O′點(diǎn)的距離為，電子到達(dá)熒光屏上分布在范圍內(nèi). 當(dāng)滿足的條件時(shí)，△Y為最大。根據(jù)題中金屬板和熒光屏之間的幾何關(guān)系，得到

……………………………………………………（1分）

因此電子在熒光屏上分布的最大范疇為………（2分）

20．（9分）

解：（1）粒子A在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖滋力提供向心力，設(shè)粒子A的速度為v0­，在MN上方運(yùn)動(dòng)半徑為R1，運(yùn)動(dòng)周期為T1，根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)公式，

解得  ………………………………（2分）

同理，粒子A在MN下方運(yùn)動(dòng)半徑R2和周期T2分別為：

。

粒子A由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到MN邊界時(shí)與MN的夾角為60°，如答圖2所示，則有

R1－h(huán)=R1cos60°  得到：R1=2h，R2=4h。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PQ間的距離為d=2R2sin60°－2R1sin60°=2h�！�3分）

   （2）粒子A從P點(diǎn)到Q點(diǎn)所用時(shí)間為

        ，………………………………（1分）

    設(shè)粒子B的質(zhì)量為M，從P點(diǎn)到Q點(diǎn)速度為v

，……………………………………………………（1分）

由

根據(jù)動(dòng)量守恒定律…………（2分）

 


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