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如图所示,半径为r的金属圆环置于水平面内,三条电阻均为R的导体杆Oa、Ob和Oc...

如图所示,半径为r的金属圆环置于水平面内,三条电阻均为R的导体杆Oa、Ob和Oc互成120°连接在圆心O和圆环上,圆环绕经过圆心O的竖直金属转轴以大小为ω的角速度按图中箭头方向匀速转动.一方向竖直向下的匀强磁场区与圆环所在平面相交,相交区域为一如图虚线所示的正方形(其一个顶点位于O处).C为平行板电容器,通过固定的电刷P和Q接在圆环和金属转轴上,电容器极板长为l,两极板的间距为d.有一细电子束沿两极板间的中线以大小为vmanfen5.com 满分网)的初速度连续不断地射入C.
(1)射入的电子发生偏转时是向上偏转还是向下偏转?
(2)已知电子电量为e,质量为m.忽略圆环的电阻、电容器的充电放电时间及电子所受的重力和阻力.欲使射入的电子全部都能通过C所在区域,匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件?

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(1)题中三个导体杆做切割磁感线,产生感应电动势,根据右手定则判断感应电动势的方向,确定出两金属板电势的高低,即可判断电子的偏转方向. (2)电子进入电容器C后,某一导体棒也开始进入磁场,电子电子做类平抛运动,在水平方向不受电场力而做匀速直线运动,在竖直方向受到电场力而做匀加速运动;在没有电场的时间内竖直方向做匀速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求出电子在竖直方向的最大位移y,要使射入的电子全部都能通过电容器C,必须满足的条件是y≤,联立可求出磁感应强度B的范围. 【解析】 (1)根据右手定则判断可知,三个导体杆产生的感应电动势都指向O点,O点相当于电源的正极,则电容器上板电势高于下板电势,电场方向向下,故射入的电子发生偏转时是向上偏转.                         ① (2)当导体杆处于磁场中时,感应电动势 ② 导体杆转动的平均速度=•ω 所以, ③ 此时,磁场中导体杆的电阻为内电阻,其余的电阻为外电阻,电容器的电压 ④ 射入的电子在两极板间运动 l=vt⑤ 因为,所以⑥ 而就是每条导体杆在磁场中运动的时间,因此有部分电子在两极板间运动的时间内,极板间的电场始终存在,这部分电子在极板间的偏转量最大. 设电子恰好能离开通过C,有⑦ 而 ⑧ 由以上各式得 ⑨ 磁感强度B应满足的条件是 ⑩ 答: (1)射入的电子发生偏转时向上偏转. (2)欲使射入的电子全部都能通过C所在区域,匀强磁场的磁感应强度B应满足的条件是:.
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考点分析:
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(1)求飞船在距月球表面H(H>manfen5.com 满分网)高的环月轨道运行时的速度v;
(2)设将飞船从月球表面发送到上述环月轨道的能量至少为E.有同学提出了一种计算此能量E的方法:根据manfen5.com 满分网,将(1)中的v代入即可.请判断此方法是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法与结果(不计飞船质量的变化及其他天体的引力和月球的自转).
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(1)此过程中重力对小圆球所做的功;
(2)外力F所做的功;
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(1)当t=to时,水平外力的大小F.
(2)同学们在求t=to时刻闭合回路消耗的功率时,有两种不同的求法:
方法一:t=to时刻闭合回路消耗的功率P=F•v.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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