(10分)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r,式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方,矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流,被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂,如图所示。开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1;当MN内的电流强度变为I2时,两细线的张力均大于T0。
(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向;
(2)求MN分别通以强度为I1和I2电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比;
(3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂,在此瞬间线圈的加速度大小为a,求I3。
(1)方向向左,方向向右(2)(3)(方向向右)或者(方向向左)
解析试题分析:(1)当MN通以强度为的电流时,两细线内的张力均减小为,知此时线框所受安培力合力方向竖直向上,则ab边所受的安培力的向上,cd边所受安培力方向向下,知磁场方向垂直纸面向里,则方向向左.当MN内电流强度变为时,两细线内的张力均大于.知此时线框所受安培力合力方向竖直向下,则ab边所受的安培力的向下,cd边所受安培力方向向上,知磁场方向垂直纸面向外,则方向向右.
(2)当MN中通以电流I时,线圈所受安培力大小为,,所以,
(3),
若加速度向下:根据第(2)问结论:
(方向向右)
若加速度向上:根据第(2)问结论:,
(方向向左)
考点:安培力;左手定则.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(17分)一绝缘“U”型杆由两段相互平行的足够长的竖直直杆PQ、MN和一半径为R的光滑半圆环QAN组成.固定在竖直平面内,其中杆PQ是光滑的,杆MN是粗糙的,整个装置处在水平向右的匀强电池中.在QN连线下方区域足够大的范围内同时存在垂直竖直平面向外的匀强磁场,磁感应强度为.现将一质量为m、带电量为-q(q>0)的小环套在PQ杆上,小环所受的电场力大小为其重力的3倍.(重力加速度为g).求:
(1)若将小环由C点静止释放,刚好能达到N点,求CQ间的距离;
(2)在满足(1)问的条件下,小环第一次通过最低点A时受到圆环的支持力的大小;
(3)若将小环由距Q点8R处静止释放,设小环与MN杆间的动摩擦因数为u,小环所受最大静摩擦力大小相等,求小环在整个运动过程则克服摩擦力所做的功.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图甲所示,两块足够大的平行金属板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化、方向竖直向下的电场,变化规律如图乙所示,在t=0时刻从负极板由静止释放一个质量为m、带电量为q(q<0)的质点。已知电场强度,同时t0也为已知量。
(1)若质点恰好在t=3t0时刻到达正极板,试求两极板之间的距离d
(2)在第(1)问的条件下,在极板间再加上空间分布均匀、大小随时间周期性变化、方向垂直纸面向外的磁场,变化规律如图丙所示,已知磁感应强度。试求:
①带电质点经过多长时间到达正极板
②带电质点在极板间做圆周运动的最大半径
③画出质点在极板间运动的轨迹图(不需要写计算过程)
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
地球是个大磁体,在赤道上,地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场。如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10-4T,在赤道上有一根东西方向的直导线,长为20m,通有从东到西30A的电流,则求:
(1)地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?
(2)通电直导线如果南北方向放置,则地磁场对这根导线的作用力有多大?
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(16分)如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨M、N水平固定,长为L、阻值为R0的金属棒ab垂直于导轨放置,可紧贴导轨滑动。导轨右侧连接一对水平放置的平行金属板AC,板间距为d,板长也为L,导轨左侧接阻值为R的定值电阻,其它电阻忽略不计。轨道处的磁场方向竖直向下,金属板AC间的磁场方向垂直纸面向里,两磁场均为匀强磁场且磁感应强度大小均为B。当ab棒以速度v0向右匀速运动时,一电量大小为q的微粒以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板的方向进入板间恰好做匀速圆周运动。试求:
(1)AC两板间的电压U;
(2)带电微粒的质量m;
(3)欲使微粒不打到极板上,带电微粒的速度v应满足什么样的条件.
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如图,虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强电场,场强大小为,A球在M点沿竖直向下射入磁场B,到达N点时速度水平,在N点与B球碰后交换速度,碰后B球刚好能以L为半径,在竖直平面内运动到圆周最高点,A球则水平匀速从Q点射出。(重力加速度为g)不计一切摩擦。已知AB与水平面夹角为45°,BC与水平面夹角为θ=30°。
求:(1)B球被碰后的速度大小。
(2)A球射入点M到N的距离。
(3)A球从Q点水平射出时距N点的距离。(笔者感觉原试卷缺少条件,故做了改编,仅供参考)
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(14分)如下图甲所示,在以O为坐标原点的xOy平面内,存在着范围足够大的电场和磁场。一个带正电小球在0时刻以v0=3gt0的初速度从O点沿+x方向(水平向右)射入该空间,在t0时刻该空间同时加上如下图乙所示的电场和磁场,其中电场沿+y方向(竖直向上),场强大小,磁场垂直于xOy平面向外,磁感应强度大小。已知小球的质量为m,带电量为q,时间单位t0,当地重力加速度g,空气阻力不计。试求:
(1)12t0末小球速度的大小。
(2)在给定的xOy坐标系中,大体画出小球在0到24t0内运动轨迹的示意图。
(3)30t0内小球距x轴的最大距离。
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(8分)在真空中,半径的圆形区域内有匀强磁场,方向如图所示,磁感应强度B="0.2" T,一个带正电的粒子以初速度从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场,已知该粒子的比荷,不计粒子重力.
(1)求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径;
(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角,求入射时与ab的夹角及粒子的最大偏转角.
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如图所示,两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场。A板带正电荷,B板带等量负电荷,板间电场强度为E;磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B1。平行金属板右侧有一挡板M,中间有小孔O′,OO′是平行于两金属板的中心线。挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场应强度为B2。CD为磁场B2边界上的一绝缘板,它与M板的夹角θ=45°,O′C=a,现有大量质量均为m,含有不同电荷量、不同速度的正、负带电粒子(不计重力),自O点沿OO′方向进入电磁场区域,其中有些粒子沿直线OO′方向运动,并进入匀强磁场B2中,求:
(1)进入匀强磁场B2的带电粒子的速度
(2)能击中绝缘板CD的粒子中,所带电荷量的最大值
(3)绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度
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