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(2010·上海物理)(14分)如图,宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布,将质量m=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并且框架接触良好,以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标,金属棒从处以的初速度,沿x轴负方向做的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。求:

(1)金属棒ab运动0.5m,框架产生的焦耳热Q;
(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;
(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出金属棒的运动距离s,以及0.4s时回路内的电阻R,然后代入
q=

求解指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。
(1)(2)(3)见解析
(1)
因为运动中金属棒仅受安培力作用,所以F=BIL
,所以
,得
所以
(2),得,所以
(3)错误之处:因框架的电阻非均匀分布,所求是0.4s时回路内的电阻R,不是平均值。
正确解法:因电流不变,所以
本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度:难。
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)(2010·苏州模拟)质谱仪可测定同位素的组成.现有一束一价的钾39和钾41离子经电场加速后,沿着与磁场和边界均垂直的方向进入匀强磁场中,如图11所示.测试时规定加速电压大小为U0,但在实验过程中加速电压有较小的波动,可能偏大或偏小ΔU.为使钾39和钾41打在照相底片上的区域不重叠,ΔU不得超过多少?(不计离子的重力)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

空间存在如图所示的匀强电场E和匀强磁场B.下面关于带电粒子在其中运动情况的判断,正确的是(   )

A.若不计重力,粒子做匀速运动
的方向可沿y轴正方向,也可沿y轴负方向
B.若不计重力,粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动
C.若重力不能忽略,粒子不可能做匀速直线运动
D.若重力不能忽略,粒子仍可能做匀速直线运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(14分)如图所示,足够长的光滑绝缘斜面与水平面的夹角为α(sinα=0.6),放在匀强电场和匀强磁场中,电场强度E="50" V/m,方向水平向左,磁场方向垂直纸面向外.一个电荷量为q=4×10-2C,质量m="0.40" kg的光滑小球,以初速度v0="20" m/s从斜面底端向上滑,然后又下滑,共经过3 s脱离斜面,求磁场的磁感应强度.(g取10 m/s2)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为 r 的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向里,在 y =" r" 的虚线上方足够大的范围内,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E,现在有一质子从 O 点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o方向(如图中所示)射入磁场,经过一段时间后由M点(图中没有标出)穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 r,质子的电荷量为 e,质量为 m,不计重力及其它阻力。求:

(1)质子运动的初速度大小;
(2)M点的坐标;
(3)质子由O点运动到M点所用时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,xOy坐标系内有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,x<0区域内有匀强电场(图中未画出),y轴为电场右边界.磁场中放置一半径为R的圆柱形圆筒,圆心O1的坐标为(2R,0),圆筒轴线与磁场平行,现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处垂直于y轴沿x轴正方向做匀速直线运动射入磁场区,已知电子质量为m,电荷量为e,不考虑打到圆筒表面的电子对射入磁场的电子的影响.

求:(1)x<0区域内的匀强电场的场强大小和方向;
(2)若圆筒外表面各处都没有电子打到,则电子初速度应满足什么条件?
(3)若电子初速度满足v0,则y轴上哪些范围射入磁场的电子能打到圆筒上?圆筒表面有电子打到的区域和圆筒表面没有电子打到的区域的面积之比是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(22分)如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1 =" 0.40" T,方向垂直纸面向里,电场强度E = 2.0×105 V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面的矩形匀强磁场区域,磁感应强度B2 =" 0.25" T。一束带电量q = 8.0×10-19 C,质量m = 8.0×10-26 kg的正离子从P点射入平行板间,不计重力,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射向矩形磁场区,离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为60°。则:

(1)离子运动的速度为多大?
(2)试讨论矩形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向里和垂直纸面向外两种情况下,矩形磁场区域的最面积分别为多少?并求出其在磁场中运动的时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

坐标原点O处有一放射源,它向xOy平面内的x轴下方各个方向发射速度大小都是v0粒子,粒子的质量为m、电量为q;在0<y<d的区域内分布有指向y 轴正方向的匀强电场,在y≥d的区域内分布有垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度B=,ab为一块很大的平面感光板,在磁场内平行于x轴放置,如图所示。测得进入磁场的a粒子的速率均为2v0,观察发现此时恰好无粒子打到ab板上。(粒子的重力忽略不计)
(1)求电场强度的大小;
(2)求感光板到x轴的距离;
(3)磁感应强度为多大时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被粒子打中的区域的长度。

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