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1、電學(xué)(電路)計(jì)算題1如圖3-87所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)24,內(nèi)阻不計(jì),電容12,10,60,20,40,電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電容器所帶電量7210,求電阻的阻值?圖3-872如圖3-88中電路的各元件值為:10,20,300,電源電動(dòng)勢(shì)6,內(nèi)阻不計(jì),單刀雙擲開(kāi)關(guān)開(kāi)始時(shí)接通觸點(diǎn)2,求:圖3-88(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)從觸點(diǎn)2改接觸點(diǎn)1,且電路穩(wěn)定后,電容所帶電量(2)若開(kāi)關(guān)從觸點(diǎn)1改接觸點(diǎn)2后,直至電流為零止,通過(guò)電阻的電量3光滑水平面上放有如圖3-89所示的用絕緣材料制成的形滑板(平面部分足夠長(zhǎng)),質(zhì)量為4,距滑板的壁為距離的處放有一質(zhì)量為,電量為的大小不計(jì)的小物體,物體與板面的摩擦不計(jì),整個(gè)裝置處
2、于場(chǎng)強(qiáng)為的勻強(qiáng)電場(chǎng)中初始時(shí)刻,滑塊與物體都靜止,試問(wèn):圖3-89(1)釋放小物體,第一次與滑板壁碰前物體的速度多大?(2)若物體與壁碰后相對(duì)水平面的速率為碰前速率的35,則物體在第二次跟壁碰撞之前,滑板相對(duì)于水平面的速度和物體相對(duì)于水平面的速度分別為多大?(3)物體從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第二次碰撞前,電場(chǎng)力做的功為多大?(設(shè)碰撞所經(jīng)歷時(shí)間極短)4一帶電粒子質(zhì)量為、帶電量為,可認(rèn)為原來(lái)靜止經(jīng)電壓為的電場(chǎng)加速后,垂直射入磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中受力所做的運(yùn)動(dòng),試導(dǎo)出它所形成電流的電流強(qiáng)度,并扼要說(shuō)出各步的根據(jù)(不計(jì)帶電粒子的重力)5如圖3-90所示,半徑為的金屬球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的速度
3、沿與磁感強(qiáng)度垂直的方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),試求:圖3-90(1)球內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?(2)球上怎樣的兩點(diǎn)間電勢(shì)差最大?最大電勢(shì)差是多少?6如圖3-91所示,小車的質(zhì)量2,置于光滑水平面上,初速度為14帶正電荷02的可視為質(zhì)點(diǎn)的物體,質(zhì)量01,輕放在小車的右端,在、所在的空間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里,磁感強(qiáng)度05,物體與小車之間有摩擦力作用,設(shè)小車足夠長(zhǎng),求圖3-91(1)物體的最大速度?(2)小車的最小速度?(3)在此過(guò)程中系統(tǒng)增加的內(nèi)能?(10)7把一個(gè)有孔的帶正電荷的塑料小球安在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球穿在一根光滑的水平絕緣桿上,如圖3-92所示,彈簧與小球絕緣
4、,彈簧質(zhì)量可不計(jì),整個(gè)裝置放在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)之中,試證明:小球離開(kāi)平衡位置放開(kāi)后,小球的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(彈簧一直處在彈性限度內(nèi))圖3-928有一個(gè)長(zhǎng)方體形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,它的截面為邊長(zhǎng)020的正方形,其電場(chǎng)強(qiáng)度為410,磁感強(qiáng)度2102,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,當(dāng)一束質(zhì)荷比為41010的正離子流以一定的速度從電磁場(chǎng)的正方形區(qū)域的邊界中點(diǎn)射入如圖3-93所示,圖3-93(1)要使離子流穿過(guò)電磁場(chǎng)區(qū)域而不發(fā)生偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如何?離子流的速度多大?(2)在離電磁場(chǎng)區(qū)域右邊界04處有與邊界平行的平直熒光屏若撤去電場(chǎng),離子流擊中屏上點(diǎn),若撤去磁場(chǎng),離子流擊中屏上點(diǎn),求間距離9如圖3-9
5、4所示,一個(gè)初速為零的帶正電的粒子經(jīng)過(guò)、兩平行板間電場(chǎng)加速后,從板上的孔射出,當(dāng)帶電粒子到達(dá)點(diǎn)時(shí),長(zhǎng)方形區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大小不變、方向垂直于紙面且方向交替變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度04每經(jīng)(4)103,磁場(chǎng)方向變化一次粒子到達(dá)點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的磁場(chǎng)方向指向紙外,在處有一個(gè)靜止的中性粒子,、間距離3直線垂直平分、已知16,帶電粒子的荷質(zhì)比為1010,重力忽略不計(jì)求圖3-94(1)加速電壓為220時(shí)帶電粒子能否與中性粒子碰撞?(2)畫(huà)出它的軌跡(3)能使帶電粒子與中性粒子碰撞,加速電壓的最大值是多少?10在磁感強(qiáng)度05的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)正方形金屬線圈,邊長(zhǎng)02,線圈的邊跟磁場(chǎng)的左側(cè)邊界重合,如圖3-95所示,線圈
6、的電阻04,用外力使線圈從磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)出來(lái):一次是用力使線圈從左側(cè)邊界勻速平動(dòng)移出磁場(chǎng);另一次是用力使線圈以邊為軸,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)出磁場(chǎng),兩次所用時(shí)間都是01試分析計(jì)算兩次外力對(duì)線圈做功之差圖3-9511如圖3-96所示,在平面內(nèi)有許多電子(每個(gè)電子質(zhì)量為,電量為)從坐標(biāo)原點(diǎn)不斷地以相同大小的速度沿不同的方向射入第象限現(xiàn)加上一個(gè)垂直于平面的磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),要求這些電子穿過(guò)該磁場(chǎng)后都能平行于軸向軸正方向運(yùn)動(dòng),試求出符合該條件的磁場(chǎng)的最小面積圖3-9612如圖3-97所示的裝置,1是加速電壓,緊靠其右側(cè)的是兩塊彼此平行的水平金屬板,板長(zhǎng)為,兩板間距離為一個(gè)質(zhì)量為、帶電量為的質(zhì)點(diǎn),經(jīng)加速電壓加速后沿兩
7、金屬板中心線以速度水平射入兩板中,若在兩水平金屬板間加一電壓,當(dāng)上板為正時(shí),帶電質(zhì)點(diǎn)恰能沿兩板中心線射出;當(dāng)下板為正時(shí),帶電質(zhì)點(diǎn)則射到下板上距板的左端4處為使帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)加速后,沿中心線射入兩金屬板,并能夠從兩金屬之間射出,問(wèn):兩水平金屬板間所加電壓應(yīng)滿足什么條件,及電壓值的范圍圖3-9713人們利用發(fā)電機(jī)把天然存在的各種形式的能(水流能、煤等燃料的化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為電能,為了合理地利用這些能源,發(fā)電站要修建在靠近這些天然資源的地方,但用電的地方卻分布很廣,因此需要把電能輸送到遠(yuǎn)方某電站輸送電壓為6000,輸送功率為500,這時(shí)安裝在輸電線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)的電度表一晝夜里讀數(shù)相差4800(即4800度
8、電),試求(1)輸電效率和輸電線的電阻(2)若要使輸電損失的功率降到輸送功率的2%,電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?14有一種磁性加熱裝置,其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬圓環(huán)上的根間距相等的平行金屬條組成,成“鼠籠”狀,如圖3-98所示每根金屬條的長(zhǎng)度為,電阻為,金屬環(huán)的直徑為、電阻不計(jì)圖中虛線表示的空間范圍內(nèi)存在著磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距,當(dāng)金屬環(huán)以角速度繞過(guò)兩圓環(huán)的圓心的軸旋轉(zhuǎn)時(shí),始終有一根金屬條在垂直切割磁感線“鼠籠”的轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),這套設(shè)備的效率為,求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率圖3-9815矩形線圈、材料相同,導(dǎo)線橫截面積大小不同,粗于,、由同一高
9、度自由下落,同時(shí)進(jìn)入磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)場(chǎng)區(qū)(線圈平面與垂直如圖3-99所示),、同時(shí)離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū),試列式推導(dǎo)說(shuō)明圖3-9916勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)20101,方向水平電場(chǎng)中有兩個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn),其質(zhì)量均為1010質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電,質(zhì)點(diǎn)帶正電,電量皆為1010開(kāi)始時(shí),兩質(zhì)點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上,的初速度201,的初速度121,均沿場(chǎng)強(qiáng)方向在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,若用表示任一時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)間的水平距離,問(wèn)當(dāng)?shù)臄?shù)值在什么范圍內(nèi),可判斷哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)在前面(規(guī)定圖3-100中右方為前),當(dāng)?shù)臄?shù)值在什么范圍內(nèi)不可判斷誰(shuí)前誰(shuí)后?圖3-10017如圖3-101所示,兩根相距為的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌位于水平的平面內(nèi),一端接有阻值為的電阻在0的一側(cè)存
10、在沿豎直方向的均勻磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度隨的增大而增大,式中的是一常量,一金屬直桿與金屬導(dǎo)軌垂直,可在導(dǎo)軌上滑動(dòng),當(dāng)0時(shí)位于0處,速度為,方向沿軸的正方向在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有一大小可調(diào)節(jié)的外力作用于金屬桿以保持金屬桿的加速度恒定,大小為,方向沿軸的負(fù)方向設(shè)除外接的電阻外,所有其它電阻都可以忽略問(wèn):圖3-101(1)該回路中的感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間多長(zhǎng)?(2)當(dāng)金屬桿的速度大小為2時(shí),回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有多大?(3)若金屬桿的質(zhì)量為,施加于金屬桿上的外力與時(shí)間的關(guān)系如何?18如圖3-102所示,有一矩形絕緣木板放在光滑水平面上,另一質(zhì)量為、帶電量為的小物塊沿木板上表面以某一初速度從端沿水平方向滑入,木板周圍空間
11、存在著足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)已知物塊與木板間有摩擦,物塊沿木板運(yùn)動(dòng)到端恰好相對(duì)靜止,若將勻強(qiáng)電場(chǎng)方向改為豎直向上,大小不變,且物塊仍以原初速度沿木板上表面從端滑入,結(jié)果物塊運(yùn)動(dòng)到木板中點(diǎn)時(shí)相對(duì)靜止求:圖3-102(1)物塊所帶電荷的性質(zhì);(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小19(1)設(shè)在磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,垂直磁場(chǎng)方向放入一段長(zhǎng)為的通電導(dǎo)線,單位長(zhǎng)度導(dǎo)線中有個(gè)自由電荷,每個(gè)電荷的電量為,每個(gè)電荷定向移動(dòng)的速率為,試用通過(guò)導(dǎo)線所受的安掊力等于運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的總和,論證單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛倫茲力圖3-103(2)如圖3-103所示,一塊寬為、厚為的金屬導(dǎo)體放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方
12、向與金屬導(dǎo)體上下表面垂直若金屬導(dǎo)體中通有電流強(qiáng)度為I、方向自左向右的電流時(shí),金屬導(dǎo)體前后兩表面會(huì)形成一個(gè)電勢(shì)差,已知金屬導(dǎo)體單位長(zhǎng)度中的自由電子數(shù)目為,問(wèn):金屬導(dǎo)體前后表面哪一面電勢(shì)高?電勢(shì)差為多少?20某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為510,輸出電壓為U1010,假如輸電線總電阻為10,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5,用戶使用的電壓為U用380求:(1)畫(huà)出輸電線路的示意圖(在圖中標(biāo)明各部分電壓符號(hào))(2)所用降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器)21如圖3-104()所示,兩水平放置的平行金屬板、相距很近,上面分別開(kāi)有小孔、,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌與、接觸良好,且
13、導(dǎo)軌在磁感強(qiáng)度為10的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距050,金屬棒緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)其速度圖象如圖3-104()所示,若規(guī)定向右運(yùn)動(dòng)速度方向?yàn)檎较?,?時(shí)刻開(kāi)始,由板小孔處連續(xù)不斷以垂直于板方向飄入質(zhì)量為321021、電量161019的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小,可視為零)在板外側(cè)有以為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)10,與相距10,、方向如圖所示(粒子重力及其相互作用不計(jì))求圖3-104(1)在040時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)刻發(fā)射的粒子能穿過(guò)電場(chǎng)并飛出磁場(chǎng)邊界?(2)粒子從邊界射出來(lái)的位置之間最大的距離為多少?22試由磁場(chǎng)對(duì)一段通電導(dǎo)線的作用力推導(dǎo)洛倫茲力大小的表達(dá)式推導(dǎo)過(guò)程要求寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明(且
14、畫(huà)出示意簡(jiǎn)圖)、推導(dǎo)過(guò)程中每步的根據(jù)、以及式中各符號(hào)和最后結(jié)果的物理意義23如圖3-105所示是電飯煲的電路圖,是一個(gè)限溫開(kāi)關(guān),手動(dòng)閉合,當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi),是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān),當(dāng)溫度低于約70時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合,溫度高于80時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi),紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈,黃燈是保溫狀態(tài)時(shí)的指示燈,限流電阻500,加熱電阻絲50,兩燈電阻不計(jì)圖3-105(1)根據(jù)電路分析,敘述電飯煲煮飯的全過(guò)程(包括加熱和保溫過(guò)程)(2)簡(jiǎn)要回答,如果不閉合開(kāi)關(guān),電飯煲能將飯煮熟嗎?(3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下,電飯煲的消耗功率之比24如圖3-106所示,在密閉的真空中,正中間開(kāi)有小孔的平行金
15、屬板、的長(zhǎng)度均為,兩板間距離為3,電源、的電動(dòng)勢(shì)相同,將開(kāi)關(guān)置于端,在距板小孔正上方處由靜止釋放一質(zhì)量為、電量為的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),小球通過(guò)上、下孔時(shí)的速度之比為;若將置于端,同時(shí)在、平行板間整個(gè)區(qū)域內(nèi)加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為在此情況下,從板上方某處釋放一個(gè)與相同的小球要使進(jìn)入、板間后不與極板碰撞而能飛離電磁場(chǎng)區(qū),則釋放點(diǎn)應(yīng)距板多高?(設(shè)兩板外無(wú)電磁場(chǎng))圖3-106圖3-10725如圖3-107所示,在絕緣的水平桌面上,固定著兩個(gè)圓環(huán),它們的半徑相等,環(huán)面豎直、相互平行,間距是20,兩環(huán)由均勻的電阻絲制成,電阻都是9,在兩環(huán)的最高點(diǎn)和之間接有一個(gè)內(nèi)阻為05的直流電源,連接
16、導(dǎo)線的電阻可忽略不計(jì),空間有豎直向上的磁感強(qiáng)度為346101的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一根長(zhǎng)度等于兩環(huán)間距,質(zhì)量為10,電阻為15的均勻?qū)w棒水平地置于兩環(huán)內(nèi)側(cè),不計(jì)與環(huán)間的磨擦,當(dāng)將棒放在其兩端點(diǎn)與兩環(huán)最低點(diǎn)之間所夾圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角均為60時(shí),棒剛好靜止不動(dòng),試求電源的電動(dòng)勢(shì)(取102)26利用學(xué)過(guò)的知識(shí),請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)方案想辦法把具有相同動(dòng)能的質(zhì)子和粒子分開(kāi)要說(shuō)出理由和方法27如圖3-108所示是一個(gè)電子射線管,由陰極上發(fā)出的電子束被陽(yáng)極與陰極K間的電場(chǎng)加速,從陽(yáng)極上的小孔穿出的電子經(jīng)過(guò)平行板電容器射向熒光屏,設(shè)、K間的電勢(shì)差為U,電子自陰極發(fā)出時(shí)的初速度可不計(jì),電容器兩極板間除有電場(chǎng)外,還有一均勻磁場(chǎng),磁
17、感強(qiáng)度大小為,方向垂直紙面向外,極板長(zhǎng)度為,極板到熒光屏的距離為,設(shè)電子電量為,質(zhì)量為問(wèn)圖3-108(1)電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大時(shí),電子束不發(fā)生偏轉(zhuǎn),直射到熒光屏上的點(diǎn);(2)去掉兩極板間電場(chǎng),電子束僅在磁場(chǎng)力作用下向上偏轉(zhuǎn),射在熒光屏上的點(diǎn),求到點(diǎn)的距離28如圖3-109所示,電動(dòng)機(jī)通過(guò)其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細(xì)繩牽引一根原來(lái)靜止的長(zhǎng)為1,質(zhì)量01的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒緊貼在豎直放置、電阻不計(jì)的金屬框架上,導(dǎo)體棒的電阻1,磁感強(qiáng)度1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)體框架所在平面當(dāng)導(dǎo)體棒在電動(dòng)機(jī)牽引下上升38時(shí),獲得穩(wěn)定速度,此過(guò)程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生熱量2電動(dòng)機(jī)工作時(shí),電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7和1,電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻1
18、不計(jì)一切摩擦,取102求:圖3-109(1)導(dǎo)體棒所達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少?(2)導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)穩(wěn)定速度的時(shí)間是多少?29如圖3-110所示,一根足夠長(zhǎng)的粗金屬棒固定放置,它的端連一個(gè)定值電阻,定值電阻的另一端連接在金屬軸上,另外一根長(zhǎng)為的金屬棒,端與軸相連,端與棒上的一點(diǎn)接觸,此時(shí)與間的夾角為45,如圖所示,空間存在著方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度大小為,現(xiàn)使棒以為軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,角速度大小為,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與棒接觸良好,兩金屬棒及導(dǎo)線的電阻都可忽略不計(jì)(1)求出電阻中有電流存在的時(shí)間;(2)寫(xiě)出這段時(shí)間內(nèi)電阻兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系式;(3)求出這段時(shí)間內(nèi)流過(guò)電阻的總電量圖3-1
19、10圖3-11130如圖3-111所示,不計(jì)電阻的圓環(huán)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),、是過(guò)軸的導(dǎo)體輻條,圓環(huán)半徑10,圓環(huán)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中且圓環(huán)平面與磁場(chǎng)垂直,磁感強(qiáng)度10,為使圓環(huán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)為2,則與環(huán)間摩擦力的大小為多少?31來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)一加速電壓為800的直線加速器加速,形成電流強(qiáng)度為1的細(xì)柱形質(zhì)子流已知質(zhì)子電荷1.601019則(1)這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為多少?(2)假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的,在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距和4的兩處,各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流,其中的質(zhì)子數(shù)分別為1和2,則12為多少?32由安培力公式導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛淪
20、茲力的表達(dá)式,要求扼要說(shuō)出各步的根據(jù)(設(shè)磁感強(qiáng)度與電流方向垂直)33試根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)出導(dǎo)線切割磁感線(即在,條件下,如圖3109所示,導(dǎo)線沿平行導(dǎo)軌以速度勻速滑動(dòng))產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的表達(dá)式 圖3109圖311034普通磁帶錄音機(jī)是用一個(gè)磁頭來(lái)錄音和放音的磁頭結(jié)構(gòu)如圖3110所示,在一個(gè)環(huán)形鐵芯上繞一個(gè)線圈,鐵芯有個(gè)縫隙,工作時(shí)磁帶就貼著這個(gè)縫隙移動(dòng)錄音時(shí),磁頭線圈跟微音器相連,放音時(shí),磁頭線圈改為跟場(chǎng)聲器相連磁帶上涂有一層磁粉,磁粉能被磁化且留下剩磁微音器的作用是把聲音的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化揚(yáng)聲器的作用是把電流的變化轉(zhuǎn)化為聲音的變化根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí),把普通錄音機(jī)錄、放音的基本原理
21、簡(jiǎn)明扼要地寫(xiě)下來(lái)35一帶電粒子質(zhì)量為、帶電量為,認(rèn)為原來(lái)靜止經(jīng)電壓加速后,垂直射入磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng),導(dǎo)出它形成電流的電流強(qiáng)度,并扼要說(shuō)出各步的根據(jù)36如圖3111所示,有、三個(gè)接線柱,、間接有內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為5的電源,手頭有四個(gè)阻值完全相同的電阻,將它們適當(dāng)組合,接在、和、間,構(gòu)成一個(gè)回路,使、間電壓為3,、間電壓為2,試設(shè)計(jì)兩種方案,分別畫(huà)在()、()中圖3111圖311237如圖3112所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為,一帶電小球質(zhì)量為,輕質(zhì)懸線長(zhǎng)為,靜止時(shí)與豎直方向成30角現(xiàn)將小球拉回豎直方向(虛線所示),然后由靜止釋放,求:(1)小球帶何種電荷?電量多少
22、?(2)小球通過(guò)原平衡位置時(shí)的速度大???38用同種材料,同樣粗細(xì)的導(dǎo)線制成的單匝圓形線圈,如圖3113所示,122,當(dāng)磁感強(qiáng)度以1的變化率變化時(shí),求內(nèi)外線圈的電流強(qiáng)度之比?電流的熱功率之比?圖3113圖3114圖311539如圖3114所示,和為相距30的平行金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌,電阻為0.3的金屬棒可緊貼平行導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)相距20,水平放置的兩平行金屬板和分別與金屬棒的、端相連圖中00.1,金屬棒,導(dǎo)軌和連線的電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)金屬棒以速率向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),恰能使一帶電粒子以速率在兩金屬板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)求金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的速率的取值范圍40如圖3115所示,長(zhǎng)為、電阻0.3、質(zhì)量
23、0.1的金屬棒垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌間距也是,棒與導(dǎo)軌間接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌左端接有0.5的電阻,量程為03.0的電流表串接在一條導(dǎo)軌上,量程為01.0的電壓表接在電阻的兩端,垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)向下穿過(guò)平面現(xiàn)以向右恒定外力使金屬棒右移,當(dāng)金屬棒以2的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動(dòng)時(shí),觀察到電路中的一個(gè)電表正好滿偏,則另一個(gè)電表未滿偏問(wèn):(1)此滿偏的電表是什么表?說(shuō)明理由(2)拉動(dòng)金屬棒的外力多大?(3)此時(shí)撤去外力,金屬棒將逐漸慢下來(lái),最終停止在導(dǎo)軌上求從撤去外力到金屬棒停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中通過(guò)電阻的電量41如圖3116所示,、為兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),區(qū)域的磁場(chǎng)方向
24、垂直紙面向里,區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感強(qiáng)度均為兩區(qū)域之間有寬的區(qū)域,區(qū)域內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)有一邊長(zhǎng)為(),電阻為的正方形金屬框(不計(jì)重力)置于區(qū)域,邊與磁場(chǎng)邊界平行,現(xiàn)拉著金屬框以速度向右勻速移動(dòng)(1)分別求出當(dāng)邊剛進(jìn)入中央無(wú)磁區(qū)和剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí),通過(guò)邊的電流的大小和方向(2)把金屬框從區(qū)域完全拉入?yún)^(qū)域過(guò)程中的拉力所做的功是多少?圖3116圖3117圖311842在兩根豎直放置且相距1的足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌、的上端接一定值電阻,其阻值為1,導(dǎo)軌電阻不計(jì),現(xiàn)有一質(zhì)量為0.1、電阻0.5的金屬棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌之間,如圖3117所示整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度0.5,現(xiàn)將棒由靜止釋
25、放(與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,取102),試求:(1)棒的最大速度?(2)當(dāng)棒的速度為3時(shí)的加速度?43兩條平行裸導(dǎo)體軌道、所在平面與水平面間夾角為,相距為,軌道下端與電阻相連,質(zhì)量為的金屬棒垂直斜面向上,如圖3118所示,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計(jì),上下的導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng),有一個(gè)水平方向的力垂直金屬棒作用在棒上,棒的初狀態(tài)速度為零(1)當(dāng)水平力大小為、方向向右時(shí),金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速率是多少?(2)當(dāng)水平力方向向左時(shí),其大小滿足什么條件,金屬棒可能沿軌道向下運(yùn)動(dòng)?(3)當(dāng)水平力方向向左時(shí),其大小使金屬棒恰不脫離軌道,金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速率是多少?44如圖3119,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)1000,線圈面積20
26、02,線圈的電阻為1,在線圈外接一個(gè)阻值4的電阻,電阻的一端跟地相接,把線圈放入一個(gè)方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖線所示求:(1)從計(jì)時(shí)起在3、5時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量是多少?(2)點(diǎn)的最高電勢(shì)和最低電勢(shì)各多少?圖3119圖312045如圖3120所示,直線左邊區(qū)域存在磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里由導(dǎo)線彎成的半徑為的圓環(huán)處在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi),且可繞環(huán)與的切點(diǎn)在該平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)讓環(huán)以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),試求(1)環(huán)在從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)半周的過(guò)程中,所產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小;(2)環(huán)從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)一周的過(guò)程中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(瞬時(shí)值)大小隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
27、(3)圖3121是環(huán)在從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)一周的過(guò)程中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(瞬時(shí)值)隨時(shí)間變化的圖象,其中正確的是圖圖312146如圖3122所示,足夠長(zhǎng)的形導(dǎo)體框架的寬度0.5,電阻忽略不計(jì),其所在平面與水平面成37角,磁感強(qiáng)度0.8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)體框平面,一根質(zhì)量為0.2、有效電阻2的導(dǎo)體棒垂直跨放在形框架上該導(dǎo)體棒與框架間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5,導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始沿架框下滑到剛開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體棒截面的電量共為2求:(1)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;(2)導(dǎo)體棒從開(kāi)始下滑到剛開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)這一過(guò)程中,導(dǎo)體棒的有效電阻消耗的電功(370.6,370.8,102)圖3122圖3123圖312447
28、一個(gè)質(zhì)量為、帶電量為的運(yùn)動(dòng)粒子(不計(jì)重力),從點(diǎn)處沿方向以初速度0射入一個(gè)邊界為矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于平面向里,它的邊界分別是0,1.5,1.5,如圖3123所示,改變磁感強(qiáng)度的大小,粒子可從磁場(chǎng)不同邊界面射出,并且射出磁場(chǎng)后偏離原來(lái)速度方向的角度會(huì)隨之改變,試討論粒子可以從哪幾個(gè)邊界射出并與之對(duì)應(yīng)的磁感強(qiáng)度的大小及偏轉(zhuǎn)角度各在什么范圍內(nèi)?48如圖3124所示,半徑10的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域邊界跟軸相切于坐標(biāo)系原點(diǎn),磁感強(qiáng)度0.332,方向垂直于紙面向里在處有一放射源,可沿紙面向各個(gè)方向射出速率均為3.2106的粒子,已知粒子的質(zhì)量6.641027,電量3.21019求:(1)畫(huà)出粒子通
29、過(guò)磁場(chǎng)空間做圓運(yùn)動(dòng)的圓心點(diǎn)軌跡,并說(shuō)明作圖的依據(jù)(2)求出粒子通過(guò)磁場(chǎng)空間的最大偏轉(zhuǎn)角(3)再以過(guò)點(diǎn)并垂直于紙面的直線為軸旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)區(qū)域,能使穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)且偏轉(zhuǎn)角最大的粒子射到正方向的軸上,則圓形磁場(chǎng)區(qū)的直徑至少應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)多大角度?49如圖3125所示,矩形平行金屬板、,間距是板長(zhǎng)的23倍,為兩板的對(duì)稱軸線當(dāng)板間加有自向的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),以某一速度自點(diǎn)沿飛進(jìn)的帶電粒子(重力不計(jì)),經(jīng)時(shí)間,恰能擦M板右端飛出,現(xiàn)用垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)取代電場(chǎng),上述帶電粒子仍以原速度沿飛進(jìn)磁場(chǎng),恰能擦N板右端飛出,則(1)帶電粒子在板間磁場(chǎng)中歷時(shí)多少?(2)若把上述電場(chǎng)、磁場(chǎng)各維持原狀疊加,該帶電粒子進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)的速度是原速度
30、的幾倍才能沿做直線運(yùn)動(dòng)?圖3125圖3126圖312750如圖3126所示,環(huán)狀勻強(qiáng)磁場(chǎng)圍成的中空區(qū)域,具有束縛帶電粒子作用設(shè)環(huán)狀磁場(chǎng)的內(nèi)半徑110,外半徑為220,磁感強(qiáng)度0.1,中空區(qū)域內(nèi)有沿各個(gè)不同方向運(yùn)動(dòng)的粒子,試計(jì)算能脫離磁場(chǎng)束縛而穿出外圓的粒子的速度最小值,并說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)方向(已知質(zhì)子的荷質(zhì)比108)51如圖3127所示,在光滑水平直軌道上有、兩個(gè)小絕緣體,它們之間由一根長(zhǎng)為的輕質(zhì)軟線相連(圖中未畫(huà)出)的質(zhì)量為,帶有正電荷,電量為;的質(zhì)量為4,不帶電空間存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為開(kāi)始時(shí)外力把、靠在一起(的電荷不會(huì)傳遞給)并保持靜止某時(shí)刻撤去外力,將開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),直到細(xì)線
31、被繃緊當(dāng)細(xì)線被繃緊時(shí),兩物體間將發(fā)生時(shí)間極短的相互作用,已知開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度等于線剛要繃緊瞬間的速度的13,設(shè)整個(gè)過(guò)程中的帶電量保持不變求:(1)細(xì)線繃緊前瞬間的速度0(2)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到線第二次被繃緊前的過(guò)程中,與是否能相碰?若能相碰,求出相碰時(shí)的位移大小及、相碰前瞬間的速度;若不能相碰,求出與間的最短距離及線第二次被繃緊前的位移52如圖3128()所示,兩平行金屬板、間距離為,板上有兩個(gè)正對(duì)的小孔和在兩板間加如圖3128()所示的交變電壓,0時(shí),板電勢(shì)高于板電勢(shì)這時(shí),有一質(zhì)量為、帶電量為的正離子(重力不計(jì)),經(jīng)03的電壓加速后從孔射入兩板間,經(jīng)過(guò)兩個(gè)周期恰從孔射出求交變電壓周期的可能值并畫(huà)出
32、不同周期下離子在兩板間運(yùn)動(dòng)的圖線圖3128圖312953如圖3129所示,在半徑為的絕緣圓筒內(nèi)有磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里,圓筒正下方有小孔與平行金屬板M、N相通兩板間距離為,與電動(dòng)勢(shì)為的電源連接,一帶電量為、質(zhì)量為的帶電粒子,開(kāi)始時(shí)靜止于點(diǎn)正下方緊靠N板的點(diǎn),經(jīng)電場(chǎng)加速后從點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),并以最短的時(shí)間從點(diǎn)射出已知帶電粒子與筒壁的碰撞是彈性碰撞求:(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大小;(2)帶電粒子從點(diǎn)出發(fā)至從點(diǎn)射出所經(jīng)歷的時(shí)間54如圖3130所示,在垂直坐標(biāo)平面方向上有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,其磁感強(qiáng)度1,一質(zhì)量為31016、電量為1108的質(zhì)點(diǎn)(其重力忽略不計(jì)),以4106速率通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)
33、,之后歷時(shí)4108飛經(jīng)軸上點(diǎn),試求帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo),并在坐標(biāo)系中畫(huà)出軌跡示意圖圖3130圖3131圖313255一個(gè)質(zhì)量為的絕緣小車,靜止在光滑水平面上,在小車的光滑板面上放一個(gè)質(zhì)量為、帶電量為的帶電小物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),小車質(zhì)量與物塊質(zhì)量之比71,物塊距小車右端擋板距離為,小車車長(zhǎng)為,且1.5,如圖3131所示,現(xiàn)沿平行車身方向加一電場(chǎng)強(qiáng)度為的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),帶電小物塊由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),之后與小車右端擋板相碰,若碰后小車速度大小為碰撞前小物塊速度大小的14,并設(shè)小物塊滑動(dòng)過(guò)程及其與小車相碰的過(guò)程中,小物塊帶電量不變(1)通過(guò)分析與計(jì)算說(shuō)明,碰撞后滑塊能否滑出小車的車身?
34、(2)若能滑出,求出由小物塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至滑出時(shí)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功;若不能滑出,則求出小物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至第二次碰撞時(shí)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功56如圖3132所示,在0區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)質(zhì)量為、電量為的質(zhì)子以速度水平向右通過(guò)軸上點(diǎn),最后從軸上的M點(diǎn)射出,已知M點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為,質(zhì)子射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與軸負(fù)方向夾角30,求:(1)磁感強(qiáng)度的大小和方向(2)如果在軸右方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)就可使質(zhì)子最終能沿軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)從質(zhì)子經(jīng)過(guò)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)?并求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向57某空間存在著一個(gè)變化的電場(chǎng)和一個(gè)變化的磁場(chǎng),電場(chǎng)方向向右(如圖3133中由到的方向),電
35、場(chǎng)變化如圖3133中圖象,磁感強(qiáng)度變化如圖3133中圖象在點(diǎn),從1(即1末)開(kāi)始,每隔2,有一個(gè)相同的帶電粒子(重力不計(jì))沿方向(垂直于)以速度射出,恰都能擊中點(diǎn),若2,且粒子在間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于1,求:(1)圖線上0和0的比值,磁感強(qiáng)度的方向;(2)若第1個(gè)粒子擊中點(diǎn)的時(shí)刻已知為(1),那么第2個(gè)粒子擊中點(diǎn)的時(shí)刻是多少?圖313358如圖3134所示的電路中,4個(gè)電阻的阻值均為,為直流電源,其內(nèi)阻可以不計(jì),沒(méi)有標(biāo)明正負(fù)極平行板電容器兩極板間的距離為在平行板電容器兩極板間有一質(zhì)量為、電量為的帶電小球當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)上現(xiàn)把開(kāi)關(guān)打開(kāi),帶電小球便往平行板電容器的某個(gè)極板運(yùn)動(dòng),
36、并與此極板碰撞,設(shè)在碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)械能損失,但帶電小球的電量發(fā)生變化,碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷,而且所帶電量恰好剛能使它運(yùn)動(dòng)到平行板電容器的另一極板求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷圖313459如圖3135甲所示,兩塊平行金屬板,相距為,加上如圖3135乙所示的方波形電壓,電壓的最大值為,周期為,現(xiàn)有一離子束,其中每個(gè)粒子的帶電量為,從與兩板等距處沿與板平行的方向連續(xù)地射入,設(shè)粒子通過(guò)平行板所用的時(shí)間為(和電壓變化的周期相同),且已知所有的粒子最后都可以通過(guò)兩板間的空間而打在右端的靶上,試求粒子最后打在靶上的位置范圍(即與的最大距離和最小距離),不計(jì)重力的影響圖313560一質(zhì)量
37、為、帶電量為的粒子以速度0從點(diǎn)沿軸正方向射入磁感強(qiáng)度為的一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于紙面粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后,從處穿過(guò)軸,速度方向與軸正方向夾角為30,如圖3136所示帶電粒子重力忽略不計(jì)試求:(1)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積(2)粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)到達(dá)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間及點(diǎn)的坐標(biāo)圖3136圖313761如圖3137()所示,在坐標(biāo)平面的第象限內(nèi),有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度大小恒為0,方向垂直于平面,且隨時(shí)間作周期性變化,如圖3137()所示,規(guī)定垂直平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎粋€(gè)質(zhì)量為、電量為的正粒子,在0時(shí)刻從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度0沿軸正方向射入,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中帶電粒子只受洛淪茲力作用,經(jīng)過(guò)一個(gè)
38、磁場(chǎng)變化周期(未確定)的時(shí)間,粒子到達(dá)第象限內(nèi)的某一點(diǎn),且速度方向沿軸正方向(1)若、連線與軸之間的夾角為45,則磁場(chǎng)變化的周期為多大?(2)因點(diǎn)的位置隨著磁場(chǎng)周期的變化而變動(dòng),試求點(diǎn)的縱坐標(biāo)的最大值為多少?62如圖3138所示,一個(gè)質(zhì)量為、帶電量為的正離子,在處沿著圖示的方向進(jìn)入磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng),此磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,結(jié)果離子正好從離開(kāi)點(diǎn)距離為的小孔沿垂直于的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),此電場(chǎng)方向與平行且向上,最后離子打在處,而離點(diǎn)距離為2(),不計(jì)粒子重力,離子運(yùn)動(dòng)軌跡始終在紙面內(nèi)求:(1)離子從到所需的時(shí)間;(2)離子到達(dá)處時(shí)的動(dòng)能圖3138圖313963如圖3139所示,一帶電量為液滴在一
39、足夠大的相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)已知電場(chǎng)強(qiáng)度為,方向豎直向下,磁感強(qiáng)度為,方向如圖若此液滴在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)(空氣浮力和阻力忽略不計(jì))(1)液滴的速度大小如何?繞行方向如何?(2)若液滴運(yùn)行到軌道最低點(diǎn)時(shí),分裂成兩個(gè)大小相同的液滴,其中一個(gè)液滴分裂后仍在原平面內(nèi)做半徑為13的圓周運(yùn)動(dòng),繞行方向不變,且此圓周最低點(diǎn)也是,問(wèn)另一液滴將如何運(yùn)動(dòng)?并在圖中作出其運(yùn)動(dòng)軌跡(3)若在點(diǎn)水平面以下的磁感強(qiáng)度大小變?yōu)?,方向不變,則要使兩液滴再次相碰,與之間應(yīng)滿足什么條件?參考解答1解:電容器兩端電壓6,(),8若6814,則有(),714若862,則有(),1102解:(1)接通
40、1后,電阻、串聯(lián),有()01電容器兩端電壓()4電容器帶電量1210(2)開(kāi)關(guān)再接通2,電容器放電,外電路分為、和、兩個(gè)支路,通過(guò)兩支路的電量分別為和,;與的分配與兩支路電阻成反比,通過(guò)兩支路的電量則與電流成正比,故流經(jīng)兩支路的電量12和34與兩支路的電阻成反比,即1234()()40202,123412103,所以1223081033解:(1)對(duì)物體,根據(jù)動(dòng)能定理,有(12)2,得(2)物體與滑板碰撞前后動(dòng)量守恒,設(shè)物體第一次與滑板碰后的速度為;滑板的速度為,則4若(35),則10,因?yàn)椋环蠈?shí)際,故應(yīng)?。?5),則(25)(25)在物體第一次與壁碰后到第二次與壁碰前,物體做勻變速運(yùn)動(dòng),滑
41、板做勻速運(yùn)動(dòng),在這段時(shí)間內(nèi),兩者相對(duì)于水平面的位移相同()2,即(75)(75)(3)電場(chǎng)力做功(12)(12)(12)(135)4帶電粒子經(jīng)電壓加速后速度達(dá)到,由動(dòng)能定理,得(12)帶電粒子以速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,要受到洛倫茲力的作用,帶電粒子在垂直磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力就是使帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,洛倫茲力為,根據(jù)牛頓第二定律,有,式中為圓半徑帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為22,在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)通過(guò)軌道某個(gè)截面的電量為,則形成環(huán)形電流的電流強(qiáng)度25(1)穩(wěn)定時(shí)球內(nèi)電子不做定向運(yùn)動(dòng),其洛倫茲力與電場(chǎng)力相平衡,有,方向豎直向下(2)球的最低點(diǎn)與最高點(diǎn)之間的電勢(shì)差最
42、大226解:(1)對(duì)物體:,當(dāng)速度最大時(shí),有0,即10(2)、系統(tǒng)動(dòng)量守:,135,即為的最小速度(3)(12)(12)(12)8757解:設(shè)小球帶電荷量為,電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為,彈簧的勁度系數(shù)為在小球處于平衡位置時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為當(dāng)小球向右移動(dòng),彈簧總伸長(zhǎng)為,以向右為正,小球所受合外力合(),解、得合由此可知:小球離開(kāi)平衡位置,所受到合外力總指向平衡位置,與相對(duì)于平衡位置的位移成正比,所以小球所做的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)8解:(1)電場(chǎng)方向向下,與磁場(chǎng)構(gòu)成粒子速度選擇器,離子運(yùn)動(dòng)不偏轉(zhuǎn),則,210(2)撤去電場(chǎng),離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所需向心力為洛倫茲力,于是,04離子離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)邊界時(shí),偏轉(zhuǎn)角12,
43、即30如圖17甲所示偏離距離005離開(kāi)磁場(chǎng)后離子做勻速直線運(yùn)動(dòng),總的偏離距離為028若撤去磁場(chǎng),離子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間,加速度偏轉(zhuǎn)角為如圖17乙所示,則()(12),圖17偏離距離為(12)005離開(kāi)電場(chǎng)后離子做勻速直線運(yùn)動(dòng),總的偏離距離025,、間的距離0539解:(1)設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為,周期為2(2)10,恰為半個(gè)周期磁場(chǎng)改變一次方向,時(shí)間內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周由(12)和,解得05,可見(jiàn)6加速電壓200時(shí),帶電粒子能與中性粒子碰撞(2)如圖18所示圖18(3)帶電粒子與中性粒子碰撞的條件是:之間距離是2的整數(shù)倍,且2,最小為2,即075由和(12
44、),解得45010使線圈勻速平動(dòng)移出磁場(chǎng)時(shí),邊切割磁感線而產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈中產(chǎn)生恒定的感生電流,外力對(duì)線圈做的功等于線圈中消耗的電能外電,由、并代入數(shù)據(jù)解出001線圈以為軸勻速轉(zhuǎn)出磁場(chǎng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都是按正統(tǒng)規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的最大值為:,式中的是線圈面積,是線圈旋轉(zhuǎn)的角速度,電路中消耗的電功率應(yīng)等于有有,外力對(duì)線圈做的功應(yīng)等于電路中消耗的電能外電有有(2)00123兩次外力做功之差2310311解:所有電子均在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑()的勻速圓周運(yùn)動(dòng),沿軸正方向射入的電子須轉(zhuǎn)過(guò)14圓周才能沿軸正方向運(yùn)動(dòng),它的軌跡可當(dāng)作該磁場(chǎng)的上邊界(如圖19所示),圖19
45、其圓的方程為:()沿與軸成任意角(900)射入的電子轉(zhuǎn)過(guò)一段較短的圓弧(其圓心為)運(yùn)動(dòng)方向亦可沿軸正方向,設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)為(,),因?yàn)楸囟ù怪庇谳S,可得方程:(),此方程也是一個(gè)半徑為的圓,這就是磁場(chǎng)的下邊界該磁場(chǎng)的最小范圍應(yīng)是以上兩方程所代表的兩個(gè)圓的交集,其面積為2(4)(2)(2)2)()()12當(dāng)兩金屬板間加電壓、上板為正時(shí),對(duì)質(zhì)點(diǎn)有,下板為正時(shí):(),由解出:2帶電質(zhì)點(diǎn)射到下板距左端(14)處,在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)2(12),4,為使帶電質(zhì)點(diǎn)射出金屬板,質(zhì)點(diǎn)在豎直方向運(yùn)動(dòng)應(yīng)有2(12)2,是豎直方向的加速度,是質(zhì)點(diǎn)在金屬板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間,由、解出8若的方向向上則兩金屬板應(yīng)加電壓為、上板為正,有()若的方向
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