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如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm,板间分布...

manfen5.com 满分网如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm,板间分布有垂直于纸面向里的匀强磁场.电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电q=10-5C,m=2.0×10-5 kg的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间.忽略空气对小球的作用,取g=10m/s2
(1)要使小球进入板间恰做匀速圆周运动,电源的输出功率是多大?
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速 度的夹角为60°,则磁感应强度B是多少?
(1)由电路图可知,R与滑动变阻器串联,粒子做直线运动,重力和电场力平衡,求出电容器电压U,再根据闭合电路欧姆定律得到电流,最后根据P=EI-I2r得到电源的输出功率; (2)粒子做匀速圆周运动,则重力与电场力平衡;由牛顿第二定律可知洛仑兹力充当向心力;由几何关系可求得粒子运动的半径,根据洛伦兹力提供向心力列式求解. 【解析】 (1)小球进入板间后,受重力和电场力作用,二力平衡. 设两板间电压为U,有 解得 根据闭合电路欧姆定律,有 E=I(r+R)+U 解得 故电源的输出功率为 P=EI-I2r=25×1-1×1=24W 即电源的输出功率为24W. (2)粒子做匀速圆周运动,则重力与电场力平衡,洛仑兹力充当向心力 由几何关系,得到 R-Rcos60°= 故R=d=0.4m 由牛顿第二定律可知洛仑兹力充当向心力,有 qvB=m 解得 即磁感应强度为0.5T.
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考点分析:
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t(s)0.00.20.41.21.4
V(m/s)0.01.02.01.10.7
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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