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(18分)如图(甲)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,...

(18分)如图(甲)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场右侧有一个以点3L,0为圆心、半径为L的圆形区域圆形区域与x轴的交点分别为M、N。现有一质量为m,带电量为e的电子从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场飞出电场后从M点进入圆形区域速度方向与x轴夹角为30°。此时在圆形区域加如图所示周期性变化的磁场(磁场从t = 0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为磁场正方向)最后电子运动一段时间后从N点飞出速度方向与x轴夹角也为30°。求

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1电子进入圆形磁场区域时的速度大小(请作出电子飞行的轨迹图)

20≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小

3写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式。

 

(1)(2) (3) 【解析】 试题分析:(1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时,如图1 由速度关系: 解得 (2)由速度关系得 在竖直方向 解得 (3)在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°(如图2)。所以,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于R。粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是: 电子在磁场作圆周运动的轨道半径 得 若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时M、N间运动时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求。应满足的时间条件: 即 代入T的表达式得: 考点:带电粒子在电场及在磁场中的运动. 【名师点睛】本题是带电粒子在电场及在磁场中的运动问题,属于带电粒子在组合场中运动,分别采用不同的方法:电场中运用运动的合成和分解,磁场中圆周运动处理的基本方法是画轨迹.所加磁场周期性变化时,要研究规律,得到通项。  
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考点分析:
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(16分)如图所示,固定的光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行。

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⑴求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向;

⑵当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a;

⑶导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开始运动直到停止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q。

 

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(15分)如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。 已知线圈的匝数N=100,边长ab =1. 0m、bc=0.5m,电阻r=2满分5 manfen5.com 磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T。 在1~5s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。求:

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(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;

(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q;

(3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q。

 

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(15分)如图甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源.将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直.已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图乙为图甲沿a b方向观察的平面图.若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止.

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请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图;

求出磁场对导体棒的安培力的大小;

如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向.

 

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一灵敏电流计(电流表),当电流从它的正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联,试就如图中各图指出:

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(1) 图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为________________(填“偏向正极”或“偏向负极”).

(2) 图(b)中磁铁下方的极性是________(填“N极”或“S极”).

(3) 图(c)中磁铁的运动方向是________(填“向上”或“向下”).

(4) 图(d)中线圈从上向下看的电流方向是________(填“顺时针”或“逆时针”).

 

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如图所示,相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B,正方形线圈abcd边长为L(L<d),质量为m,电阻为R,将线圈在磁场上方高h处静止释放,cd边刚进入磁场时速度为v0,cd边刚离开磁场时速度也为v0,则下列说法正确的是 (   )

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A.线圈进入磁场的过程中,感应电流为顺时针方向

B.线圈进入磁场的过程中,可能做加速运动

C.线圈穿越磁场的过程中,线圈的最小速度可能为满分5 manfen5.com

D.线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程,感应电流做的功为mgd

 

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