题目列表(包括答案和解析)
如图所示,半径为r、圆心为O1的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场右侧有一坚直放置的平行金属板M和N,两板间距离为L,在MN板中央各有一个小孔O2、O3、O1、O2、O3在同一水平直线上,与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨,导体棒PQ与导轨接触良好,与阻值为R的电阴形成闭合回路(导轨与导体棒的电阻不计),该回路处在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,整个装置处在真空室中,有一束电荷量为+q、质量为m的粒子流(重力不计),以速率v0从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域,最后从小孔O3射出。现释放导体棒PQ,其下滑h后开始匀速运动,此后粒子恰好不能从O3射出,而从圆形磁场的最高点F射出。求:
(1)圆形磁场的磁感应强度B′。
(2)导体棒的质量M。
(3)棒下落h的整个过程中,电阻上产生的电热。
(4)粒子从E点到F点所用的时间。
一、1、AB 2、AD3、A 4、C5、D 6、C 7、C 8、AC
二、实验题:(18分)将答案填在题目的空白处,或者要画图连线。
9、(6分)(1)0。48;0。40(2)②(3)mgs;(4)①;(5)增加的动能;摩擦、定滑轮转动。[只要言之有理就给分。比如,若回答减少的重力势能可能偏小,原因是数字计时读出遮光条通过光电门的时间t偏小而造成的](除5以外各步是1分(5)是2分)
10、(12分)①C (3分)
②电路如图所示。(5分)
③,(2分)为电压表读数,为电压表内阻。(2分)
三、本大题共三小题共计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
11、(16分)受力分析如图,据牛顿第二定律有
①
减速上升250m与加速下降250m互逆
据题意 ②
③
代入数据可得
④
⑤
设计师应设计发射速度
同时数码点火控制时间应设定
评分参考:①②③式分别得4分,④④式分别得2分
12、(18分)(1)在圆形磁场中做匀速圆周运动,
洛仑兹力提供向心力 ……………………………… 2分
得 ……………………………………………………… 1分
(2)根据题意粒子恰好不能从O3射出的条件为 ………… 2分
PQ其匀速运动时, ………………………………… 2分
由③④得 …………………………………………… 1分
(3)导体棒匀速运动时,速度大小为 ………… 1分
代入③中得: …………………………………………… 1分
由能量守恒:
解得 …………………………………… 2分
(4)在圆形磁场内的运动时间为t1
…………………………………………… 2分
在电场中往返运动的时间为t2
由 ……………………………………………………… 2分
……………………………………………………………… 1分
故…………………………………… 1分
13、(20分)(1)粒子进入电容器,其加速度a=……………① (1分)
假设能在时间以内穿过电容器,则有at2=D……………② (1分)
由以上两式并代入数据得:t=s……………………………………(3分)
t<符合假设,故粒子经7.1×10-6s到达磁场。……………………………(1分)
(2)设粒子到达磁场时的速率为v
由动能定理得:qU=……………③ (2分)
粒子进入磁场在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,其半径为R,有
qvB=……………④ (2分)
粒子运动轨迹如图,由几何知识有:
(R-L)2+d2=R2……………⑤ (2分)
根据③④⑤式得粒子向上偏移的距离
L=m=4.1×10-
(3)如果粒子在磁场中的轨迹恰好与右边界相切,则半径R0=d,对应速度为v0
设在电场中先加速位移x,后减速位移D-x
由动能定理: …………⑦ (2分)
加速位移x需要时间为t,x=…………⑧ (2分)
由④⑥⑦⑧得 t=s …………⑨ (2分)
故需在0―(-t)内进入电容器,即在0―3.9×10-7s进入。…………(1分)
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