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题型:简答题
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简答题

如图(甲)所示,一对平行放置的金属板M、N的中心各有一小孔P、Q,PQ连线垂直金属板;N板右侧的圆A内分布有方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为,圆半径为,且圆心O在PQ的延长线上,现使置于P处的粒于源连续不断地沿PQ方向放出质量为、电量为的带负电粒子(带电粒子的重力和初速度忽略不计,粒子间的相互作用力忽略不计),从某一时刻开始,在板N、M间加上如图(乙)所示的交变电压,周期为T,电压大小为,如果只有在每个周期的0~时间内放出的带电粒子才能从小孔Q射出,求:

(1)平行金属板的板间距离

(2)带电粒子达到Q孔的速度范围.

(3)带电粒子通过该圆形磁场的最小偏转角

(甲)                             (乙)

正确答案

(1)

(2)速度范围为从0到

(3) .

(1)考虑从时刻进入的粒子运动,先加速后减速,到Q时恰好速度为零.由匀变速运动规律有:,解得

(2)分析带电粒子在O~进入电场运动知,在刚开始一段时间粒子一直加速到N板,自然具有最大速度:即,得

而后一段时间粒子先加速,后减速,直到刚好到Q速度为零,所以粒子到Q的速度范围为从0到

(3)粒子以速度通过磁场的情况如图所示:

由洛伦兹力提供做圆周运动的向心力:,得:

考虑圆内几何关系有:。由以上两式有:

越大,偏角越小,,把代入,.

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简答题

如图是电磁流量计的示意图,在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域,当管中的导电液体流过此磁场区域时,测出管壁上的ab两点间的电动势,就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积()。已知管的直径为D,磁感应强度为B,试推出Q与的关系表达式。

 

正确答案

a,b两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多,a,b两点的电势差达到稳定值,此时,洛伦兹力和电场力平衡:,圆管的横截面积故流量

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简答题

如图所示,匀强电场的场强E=4V/m,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向垂直于纸面向里.一个质量m=1g、带正电的小物体A从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑,当它滑行h=0.8m到N点时离开壁做曲线运动,运动到P点时恰好处于平衡状态,此时速度方向与水平方向成45°设P与M的高度差H=1.6m.求:

(1)A沿壁下滑过程中摩擦力做的功;

(2)P与M的水平距离S.(g取10m/s2)

 

正确答案

(1) Wf=-6×10-3J

(2) S=0.6m

(1)小物体到N点时离开壁时,qvNB=qE

vN=E/B=2m/s

从M到N的过程中,根据动能定理

代入数据得Wf=-6×10-3J

(2) 小物体运动到P点时恰好处于平衡状态qE=mg, ,m/s

从M到P的过程中,根据动能定理

代入数据得S=0.6m

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简答题

在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图所示。已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g。问:一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x,y,z)上以速度v做匀速运动?若能,m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能,说明理由。

 

正确答案

  能

第一种情况:mg>qE,由平衡条件知洛仑兹力f 沿z轴正向,粒子以v沿x轴正向运动由匀速运动易知其条件是:mg-qE=qvB

第二种情况:mg

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简答题

如图1-37所示,在竖直平面内固定有两条平行的金属导轨ab、cd,导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨相连的电源电动势E=3.0V,内阻r=0.5Ω,水平放置的导体棒MN的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:

(1)磁场的方向;

(2)当开关S与2接通后,导体棒MN在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。设导轨足够长。

正确答案

(1) 磁场的方向垂直纸面向里。(2)2.8 m2/s

(1)当S接1时,棒刚好静止,则MN所受的安培力方向竖直向上,由左手定则可知,磁场的方向垂直纸面向里。

(2)设导轨的间距为L,MN棒的的质量为m。当S接1时,导体棒刚好静止,则

mg= 

设最终稳定时MN的速率为v,则

BI’L=mg  而   解得:m2/s

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简答题

两极板M、N相距为d,板长为3d,两极板都未带电,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,如图11-3-18所示,一群电子沿平行于极板的方向从各个位置以速度V射入板间.为了使电子都不从板间穿出,磁感应强度B的取值范围是怎样的?(设电子电量为e、质量为m)

正确答案

如图所示,

电子射入磁场时所受洛伦兹力向上,都向上偏转,显然从下极板A点射入的电子最容易从右侧或左侧穿出,所以以该电子为研究对象,若半径足够大,恰好从上极板C点处射出,对应的半径为r1,由直角三角形O1CD得;若半径足够小,恰好从上极板D点处射出,对应的半径为r2,,由半径公式,得.当电子的轨道半径的取值为<<时,电子不会从板间穿出,根据半径公式可知磁感应强度越大,电子的轨道半径越小,所以磁感应强度B的范围是:

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填空题

如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF。一个电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入,入射方向与CD边界间夹角为θ.已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,则电子的速率v0至少为_______________。电子在磁场内运动的周期为____________。

正确答案

如图6所示,当入射速度很小时电子会在磁场中转动一段圆弧后又从同一侧射出,速率越大,轨道半径越大,当轨道与边界相切时,电子恰好不能从另一侧射出,当速率大于这个临界值时便从右边界射出,设此时的速率为v0,带电粒子在磁场中作圆周运动,

由几何关系得:        ①

电子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力     ②

①②联立解得,所以电子从另一侧射出的条件是,周期:

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简答题

如图,一块铜板,左右两面接入电路中,有电流I自左向右流过铜板.当一匀强磁场垂直前表面穿入铜板,从后表面垂直穿出时,铜板上、下两面之间出现电势差,求:(1)上、下两面哪个表面电势高?(2)若铜板两面间距为d,铜板单位体积内的自由电子数为 n,电子电量为 e,则上、下表面间的电势差 U多大?

 

正确答案

(1) 下表面   (2)

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简答题

质量m="0.1" g的小物块,带有5×10-4C的电荷,放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上,整个斜面置于B="0.5" T的匀强磁场中,磁场方向如图所示.物块由静止开始下滑,滑到某一位置时,开始离开斜面(设斜面足够长,g取10 m/s2)。

求:(1)物体带何种电荷?

(2)物体离开斜面时的速度为多少?

(3)物体在斜面上滑行的最大距离.

正确答案

(1)负电荷

(2)2 m/s

(3)1.2m

(1)会离开斜面,洛伦磁力应垂直斜面向上,由手定则可知物块带负电荷…3

(2)当物块将离开斜面时,斜面对物块的支持力为零,设此时物块速度为v,

F洛="qvB=mg" cos30°     ……………………2分

V==2 m/s ……………………1分

(3)物块离开斜面前匀加速下滑,设滑行最大距离为s

mg sin30°=" m" a    ……………………2分

a="g" sin30°="5m/s2   " ……………………1分

2as ="v2" -0         ……………………2分

s=       ……………………1分

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简答题

为了控测海洋中水的运动,海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速.假设在某处地磁场的竖直分量为0.7×10-4 T,两个电极插入相距2.0 m的水流中,且两极所在的直线与水流的方向垂直,如果与两电极相连的灵敏电压表的读数为7.0×10-5 V,则水的流速为________m/s.

正确答案

0.5

由qvB=Eq ①, ②由①②得v="0.5" m/s.

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