题目列表(包括答案和解析)
如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。在xOy
平面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场。在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒。发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大小为g。
(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大小与方向。
(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由。
(3)若这束带电微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由。
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带电粒子的质量为m,电量为q,以初速度v沿y轴正方向从原点O射入一半径为r的圆形磁场区域后,又从磁场射出.圆形磁场垂直于xOy平面,磁场边界过坐标原点O,磁感应强度为B,带电粒子的重力不计,它在磁场中做匀速圆周运动,轨迹圆半径R>r.
(1)改变磁场区域的位置,可以改变带电粒子穿越磁场时的速度偏转角,为使偏转角有最大值,该磁场区域的圆心应在什么位置,最大偏转角多大?
(2)为使带电粒子从圆形磁场区域中射出后能通过Ox轴上某点,该磁场区域半径应满足怎样的条件?
一、选择题:1、C 2、BD 3、A 4、B 5、AB 6、BCD 7、C 8、A
9、C 10、AD 11、BC 12、C
二、实验题(本题共2小题共18分)将答案填在横线上或作图和连线.
13、(6分)CFEBAD
14、(12分)(1)E;C
(2)甲
(3)连接实物图
(4)①变大 ②10Ω
(1)每空1分(2)2分(3)4分(4)每空2分。
三、本大题共四小题共计54分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题.答案中必须明确写出数值和单位
15、(12分)(1)两物体第一次并排时蟑螂下降了H/2,两物体速度大小总是相等,可以从能量角度分析。
(2分)
由此得
(2分)
(2)蟑螂在垂直于下降物体侧面跳开时具有竖直速度,这等于它所离开的物体的速度,这样跳运并不影响此物体速度。但是当蟑螂抓住第二个物体侧面后,系统速度变了。系统的一部分能量转变为内能。可等效处理,根据动量守恒定律求新速度。两物体以速度v1一起运动,蟑螂以同样大小、但相反方向的速度迎面飞去,经这样“碰撞”后速度为
(1分)
(1分)
第一物体以此初速度向下运动的加速度等于
(1分)
第一物体运动到最低点所需时间等于
(1分)
再经过时间t两物体相齐,则所求时间为
(2分)
(3)相对相遇点,带有蟑螂的物体上升高度为
(2分)
16、(13分)(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,有
evB=mv2/r (2分)
可得v=eBr/m (1分)
(2)质子沿x轴正向射入磁场后经1/4圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场,周期为
(1分)
在磁场中运动的时间
t1=T/4=πm/2eB (1分)
进入电场后做抛物线运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有
(1分)
t2=
(1分)
所求时间为t= t1+
t2=
(1分)
(3)质子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,如图所示。
P点距y轴的距离
x1=r+rsin30°=1.5r
(1分)
因此可得质子从进入电场至到达y轴所需时间为
=
(1分)
质子在电场中沿y轴方向做匀速直线运动,因此有
(1分)
质子到达y轴的位置坐标为
即(0,r+
) (1分)

图 (1分)
17、(14分)金属棒a b从静止开始运动至X0=
y′=0.8sin(
X0)m
(1)
(2分)
设金属棒在X0处的速度为V′,切割磁感线运动产生感应电动势为E′
E′=B y′V′ (2) (2分)
此时电路中消耗的电功率为P′
P′=
(3)
(3分)
此过程中安培力对金属棒做功为W安,根据动能定理
mgsin370•S -μmgcos370 •S- W安 =
m V′2 (4)
(4分)
由(1)~(4)式联解得 W安 = 3.8 J (3分)
18
11
18、(15分)(1)滑块到b点瞬间,滑块与小车在水平方向上有共同速度,设为
滑块小车系统水平方向上动量守恒:
①(2分)
(2)滑块至b点瞬间,设滑块速度为v,取车上表面为重力势能零势面系统机械能守恒:
②(2分)
设过程中车上表面和环的弹力对滑块共做功WN,对滑块应用动能定理有:
③(2分)
由①②③得:
④(2分)
(3)滑块越过b点后,相对小车作竖直上抛运动,随后,将再度从b点落入圆球,小车进一步被加速,当滑块滑回小车的上表面时,车速最大,设此时滑块速度为
,车速为
系统动量守恒:
⑤(2分)
系统机械能守恒:
⑥(2分)
联立⑤⑥解得:
⑦(3分)
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