分析 (1)根据右手螺旋定则,结合磁场的变化,从而确定电容器的极板电性,及依据电场力与重力平衡,求解小球带电量;
(2)根据在一个周期内,电容器的极性,从而确定电场力大小与方向,再依据牛顿第二定律,求解各时间内的加速度,再结合运动学公式,即可求解;
(3)根据法拉第电磁感应定律,闭合电路欧姆定律,及功率表达式,即可求解.
解答 解:(1)0到0.25s,B增加,依据右手螺旋定则,则知,
线圈中上端电势高,下端电势低,即电容器上极带正电,
当t=0粒子静止,说明电场力等于重力,故粒子带负电;
因qE=mg,解得:q=$\frac{mg}{E}$,
(2)感应电动势大小,E=N$\frac{△B}{△t}•S$=$\frac{4N{B}_{0}S}{{T}_{0}}$
0到$\frac{{T}_{0}}{4}$粒子静止,qE=mg;
$\frac{{T}_{0}}{4}$到$\frac{3}{4}{T}_{0}$粒子向下匀加速运动,加速度为a,
根据牛顿第二定律,则有,qE+mg=ma,
解得:a=2g,
位移为${x}_{1}=\frac{1}{2}a(\frac{{T}_{0}}{2})^{2}$=$\frac{1}{2}×2g×\frac{{T}^{2}}{4}=\frac{g{T}_{0}^{2}}{4}$,
速度为:${v}_{1}=a×\frac{{T}_{0}}{2}=g{T}_{0}$
$\frac{3}{4}{T}_{0}$到T0,粒子电场力等于重力,即qE=mg时,粒子做匀速直线运动,
位移为${x}_{2}={v}_{1}×\frac{{T}_{0}}{4}=\frac{g{T}_{0}^{2}}{4}$,
因此一个周期内,小球位移为x=x1+x2=$\frac{1}{2}g{T}_{0}^{2}$,
(3)根据E=N$\frac{△B}{△t}•S$=$\frac{4N{B}_{0}S}{{T}_{0}}$
结合闭合电路欧姆定律,I=$\frac{E}{R+r}$,
那么PR=I2R=$(\frac{4N{B}_{0}S}{(R+r){T}_{0}})^{2}R$
答:(1)带电小球所带电量$\frac{mg}{E}$,且带负电;
(2)在磁感应强度变化一个周期T0时间内,带电小球通过的位移$\frac{1}{2}g{T}_{0}^{2}$;
(3)在一个周期T0时间内电阻R上产生的热量$(\frac{4N{B}_{0}S}{(R+r){T}_{0}})^{2}R$.
点评 考查右手螺旋定则的内容,掌握电场力与重力平衡的条件,及理解牛顿第二定律与焦耳定律的应用,注意搞清各时间段的小球的运动性质是解题的关键.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{1}{2}$ | B. | $\frac{4}{5}$ | C. | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | D. | $\sqrt{3}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | mg | B. | $\frac{1}{2}$mg | C. | $\frac{\sqrt{3}}{3}$mg | D. | $\frac{\sqrt{3}}{2}$mg |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{mg}{2IL}$ | B. | $\frac{\sqrt{3}mg}{IL}$ | C. | $\frac{mg}{IL}$ | D. | $\frac{\sqrt{3}mg}{2IL}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 重力做的功为 $\frac{1}{2}$mv2 | B. | 在B点,重力的最大瞬时功率为mgv | ||
C. | 动量的改变量为mv | D. | 绳拉力的冲量为0 | ||
E. | 合力的冲量大小为mv |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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