【题目】如图,光滑水平桌面上有一个矩形区域abcd,bc长度为2L,cd长度为1.5L,e、f分别为ad、bc的中点。efcd区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B;质量为m、电荷量为+q的绝缘小球A静止在磁场中f点。abfe区域存在沿bf方向的匀强电场,电场强度为;质量为km的不带电绝缘小球P,以大小为的初速度沿bf方向运动。P与A发生弹性正碰,A的电量保持不变,P、A均可视为质点。
(1)求碰撞后A球的速度大小;
(2)若A从ed边离开磁场,求k的最大值;
(3)若A从ed边中点离开磁场,求k的可能值和A在磁场中运动的最长时间。
【答案】(1)(2)1(3)或;
【解析】
(1)设P、A碰后的速度分别为vP和vA,P碰前的速度为
由动量守恒定律:
由机械能守恒定律:
解得:
(2)设A在磁场中运动轨迹半径为R, 由牛顿第二定律得:
解得:
由公式可得R越大,k值越大
如图1,当A的轨迹与cd相切时,R为最大值,
求得k的最大值为
(3)令z点为ed边的中点,分类讨论如下:
(I)A球在磁场中偏转一次从z点就离开磁场,如图2有
解得:
由可得:
(II)由图可知A球能从z点离开磁场要满足,则A球在磁场中还可能经历一次半圆运动后回到电场,再被电场加速后又进入磁场,最终从z点离开。
如图3和如图4,由几何关系有:
解得:或
由可得:或
球A在电场中克服电场力做功的最大值为
当时,,由于
当时,,由于
综合(I)、(II)可得A球能从z点离开的k的可能值为:或
A球在磁场中运动周期为
当时,如图4,A球在磁场中运动的最长时间
即
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨,不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金属棒ab(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中()
A. 恒力F做的功等于电路产生的电能
B. 克服安培力做的功等于电路中产生的电能
C. 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能
D. 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角,其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时,棒的速度大小为υ,则金属棒ab在这一过程中( )
A. 加速度为
B. 下滑的位移为
C. 产生的焦耳热为
D. 受到的最大安培力大小为
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】地球和金星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知
A. 太阳位于金星运行轨道的中心
B. 它们在近日点速度小于远日点速度
C. 地球与金星公转周期平方与轨道半长轴立方之比相等
D. 地球和金星绕太阳运行速度的大小始终相等
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,左侧接有定值电阻R的光滑导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨间距为d。一质量为m、阻值为r的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始运动,速度与位移始终满足,棒与导轨接触良好,则在金属棒移动的过程中
A. 通过R的电量与成正比
B. 金属棒的动量对时间的变化率增大
C. 拉力的冲量为
D. 电阻R上产生的焦耳热为
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图甲,单匝线圈L1与螺线圈L2绕在水平铁芯上并固定,L2中通有图乙所示的正弦交变电流。下列说法正确的是( )
A. t1时刻,L1中电流最大
B. t2时刻,L1、L2间的作用力最大
C. 在t1~t2与t2~t3时间内,L1中的电流方向相反
D. 在0~t1与t2~t3时间内,L1与L2间的作用力均为斥力
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,倾斜轨道的末端为半径是R的光滑圆弧,现将该倾斜轨道竖直固定在高为h的水平桌面边沿,并调整倾斜轨道的倾斜程度使其末端与桌面相切.在倾斜轨道上某一位置无初速度释放一质量为m的小球,通过测量小球落点的位置,就可以测出小球离开倾斜轨道的速率.某同学实验时测得小球落点的位置到桌面边沿的水平距离为x,重力加速度为g.求这次实验时:
(1)小球离开倾斜轨道后的速率;
(2)小球经过轨道末端时对轨道的压力.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】水平路面上行驶的汽车所受到的阻力大小Ff与汽车行驶的速率成正比。若汽车保持功率不变,速率变为原来的2倍,则汽车的牵引力变为原来的_________倍;若汽车匀加速行驶,速率变为原来的2倍,则汽车的功率_________(选填“大于”“小于”或“等于”)原来的4倍。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,圆形导体线圈a平放在绝缘水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下列说法中正确的有( )
A. 穿过线圈a的磁通量增大
B. 线圈a对水平桌面的压力小于其重力
C. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
D. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com