如图所示.轻弹簧一端连于固定点O.可在竖直平面内自由转动.另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后.以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平.其大小V=15 m/s.若O.O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的.不带电的.质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰.碰后瞬间.小球P脱离弹簧.小球N脱离细绳.同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场.此后.小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动.小球P.N均可视为质点.小球P的电荷量保持不变.不计空气阻力.取g=10 m/s2.那么. (1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中.其弹力做功为多少? (2)请通过计算并比较相关物理量.判断小球P.N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度. (3)若题中各量为变量.在保证小球P.N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下.请推导出r的表达式(要求用B.q.m.θ表示.其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角). 解析: (1)设弹簧的弹力做功为W.有: ① 代入数据.得:W=J ② (2)由题给条件知.N碰后作平抛运动.P所受电场力和重力平衡.P带正电荷.设P.N碰后的速度大小分别为v1和V.并令水平向右为正方向.有: ③ 而: ④ 若P.N碰后速度同向时.计算可得V<v1.这种碰撞不能实现.P.N碰后瞬时必为反向运动.有: ⑤ P.N速度相同时.N经过的时间为.P经过的时间为.设此时N的速度V1的方向与水平方向的夹角为.有: ⑥ ⑦ 代入数据.得: ⑧ 对小球P.其圆周运动的周期为T.有: ⑨ 经计算得: <T. P经过时.对应的圆心角为.有: ⑩ 当B的方向垂直纸面朝外时.P.N的速度相同.如图可知.有: 联立相关方程得: 比较得. .在此情况下.P.N的速度在同一时刻不可能相同. 当B的方向垂直纸面朝里时.P.N的速度相同.同样由图.有: . 同上得: . 比较得. .在此情况下.P.N的速度在同一时刻也不可能相同. (3)当B的方向垂直纸面朝外时.设在t时刻P.N的速度相同.. 再联立④⑦⑨⑩解得: 当B的方向垂直纸面朝里时.设在t时刻P.N的速度相同. 同理得: . 考虑圆周运动的周期性.有: (给定的B.q.r.m.等物理量决定n的取值) 16.如图.ABCD是边长为的正方形.质量为.电荷量为的电子以大小为的初速度沿纸面垂直于BC变射入正方形区域.在正方形内适当区域中有匀强磁场.电子从BC边上的任意点入射.都只能从A点射出磁场.不计重力.求: (1)次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小, (2)此匀强磁场区域的最小面积. 解析:(1)设匀强磁场的磁感应强度的大小为B.令圆弧是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运行轨道.电子所受到的磁场的作用力 应指向圆弧的圆心.因而磁场的方向应垂直于纸面向外.圆弧的圆心在CB边或其延长线上.依题意.圆心在A.C连线的中垂线上.故B 点即为圆心.圆半径为按照牛顿定律有 联立①②式得 中决定的磁感应强度的方向和大小.可知自点垂直于入射电子在A点沿DA方向射出.且自BC边上其它点垂直于入射的电子的运动轨道只能在BAEC区域中.因而.圆弧是所求的最小磁场区域的一个边界. 为了决定该磁场区域的另一边界.我们来考察射中A点的电子的速度方向与BA的延长线交角为(不妨设)的情形.该电子的运动轨迹如图所示. 图中.圆的圆心为O.pq垂直于BC边 .由③式知.圆弧的半径仍为.在D为原点.DC为x轴.AD为轴的坐标系中.P点的坐标为 这意味着.在范围内.p点形成以D为圆心.为半径的四分之一圆周.它是电子做直线运动和圆周运动的分界线.构成所求磁场区域的另一边界. 因此.所求的最小匀强磁场区域时分别以和为圆心.为半径的两个四分之一圆周和所围成的.其面积为 评分参考:本题10分.第(1)问4分.①至③式各1分,得出正确的磁场方向的.再给1分.第(2)问6分.得出“圆弧是所求磁场区域的一个边界 的.给2分,得出所求磁场区域的另一个边界的.再给2分,⑥式2分. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(09年北京卷23).单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。

传感器的结构如图所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极和c,a,c间的距离等于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时,在电极a、c的间出现感应电动势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定,磁感应强度为B。

(1)已知,设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小(去3.0)

(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查,原因是误将测量管接反了,既液体由测量管出水口流入,从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法;

(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为 a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化,从而会影响显示仪表的示数。试以E、R。r为参量,给出电极a、c间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。

 

查看答案和解析>>

(09年福建卷)21.如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释 
放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;
(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整
个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)

查看答案和解析>>

(06年四川卷)(16分)荡秋千是大家喜爱的一项体育运动。随着科技迅速发展,将来的某一天,同学们也会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。假设你当时所在星球的质量是M、半径为R,可将人视为质点,秋千质量不计、摆长不变、摆角小球90°,万有引力常量为G。那么,

(1)该星球表面附近的重力加速度等于多少?

(2)若经过最低位置的速度为v0,你能上升的最大高度是多少?

查看答案和解析>>

(08年四川卷)25.(20分)一倾角为θ=45°的斜血固定于地面,斜面顶端离地面的高度h0=1m,斜面底端有一垂直于斜而的固定挡板。在斜面顶端自由释放一质量m=0.09kg的小物块(视为质点)。小物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.2。当小物块与挡板碰撞后,将以原速返回。重力加速度g=10 m/s2。在小物块与挡板的前4次碰撞过程中,挡板给予小物块的总冲量是多少?

查看答案和解析>>

(06年四川卷)(19分)如图所示的电路中,两平行金属板AB水平放置,两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g=10 m/s2)

查看答案和解析>>


同步练习册答案