时间:2017-11-10 08:33:16
1、计算题 如图所示,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向水平且垂直纸面向里,有两个带电小球a和b,a恰能在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径r=0.8?m的匀速圆周运动,b恰能以v=2?m/s的水平速度在垂直于磁场方向的竖直平面内向右做匀速直线运动.小球a、b质量ma=10?g,mb=40?g,电荷量qa=1×10-2C,qb= 2×10-2C,g=10m/s2。求:
(1)小球a和b分别带什么电?电场强度E与磁感应强度B的大小?
(2)小球a做匀速周周运动绕行方向是顺时针还是逆时针?速度大小va是多大?
(3)设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切,当小球a运动到最低点即切点时小球b也同时运动到切点,a、b相碰后合为一体,设为c,在相碰结束的瞬间,c的加速度ac=?
参考答案:(1)小球a在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,电场力和重力的合力为零,电场力方向向上,所以小球a带正电,且有
mag=qaE··································································①
E="10?N" / C································································②
小球b做匀速直线运动,合力为零,带正电,且有
mbg=qbvB+qbE·····························································③
B=5T·····································································④
(2)小球a做匀速圆周运动绕行方向是逆时针方向。
由
得······························································⑤
va="4?m" / s·································································⑥
(3)a、b相碰前速度方向相同,设碰后的共同速度为vc,则
ma va+mb v=(ma+mb) vc······················································⑦
vc="2.4?m" / s································································⑧
由牛顿第二定律得
mcac=qcE+qc vcB – meg······················································⑨
mc=ma+mb
qc=(qa+qb)
解得ac="3.2?m" / s2··························································⑩
评分标准:本题满分18分。其中判断a、b带电性质各1分,a绕行方向1分,①式2分,②式1分,③式2分,④式1分,⑤式2分,⑥式1分,⑦式2分,⑧式1分,⑨式2分,⑩式1分。
本题解析:略
本题难度:一般
2、选择题 如图所示,两平行且正对的金属板之间如果加有匀强电场和匀强磁场,它就可以构成一个速度选择器,如果磁感应强度为B,电场强度为E,当带电粒子(不计重力)的速度大小等于
E B |
参考答案:A、若带电粒子带负电,受到的洛伦竖直向下,电场力竖直向上,且qv0B=qE,即速度v0=EB,该电荷做匀速直线运动,也从左孔射入,从右孔射出;若粒子带正电,同理,也满足匀速直线运动的条件,因此速度选择器只选择粒子的速度大小,与粒子的速度方向,而粒子的电性不确定.故AD错误,B正确.
C、若带电粒子从右孔射入,若是正电荷,所受的电场力和洛伦兹力均向下,向下偏转;若是负电荷,所受的电场力和洛伦兹力均向上,向上偏转.故粒子不可能沿直线穿过场区.故C错误.
故选:B
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图,电源电动势为E,内阻为r,R为滑动变阻器,两平行极板间有匀强磁场,开关闭合后,一带粒子正好能以速度v匀速穿过两板.以下说法正确的是
保持开关闭合,将滑片p向上滑动,粒子可能从下极板边缘射出
保持开关闭合,将滑片p向下滑动,粒子可能从下极板边缘射出
保持开关闭合,将a极向下移动,粒子将继续沿直线穿出
D.若粒子运动到两板中央时,突然将开关断开,粒子将继续沿直线突出
参考答案:AB
本题解析:A、开关闭合,将滑片P向上滑动一点,两板间电压变小,若粒子带负电,电场力方向向上,大小减小,粒子有可能从下极板边缘射出.故A正确.B、开关闭合,将滑片P向下滑动一点,两板间电压变大,若粒子带正电,电场力方向向下,大小
增大,粒子将可能从下极板边缘射出.故B正确. C、开关闭合,a板下移,板间场强
,U不变,d变小,E变大,电场力F=qE变大,与洛伦兹力不平衡,粒子将不再沿直线运动.故C错误.将开关断开,电容器放电,电场消失,粒子不再将直线运动.故D错误,所以选AB
本题难度:简单
4、选择题 一交流电压为u=100sin100πt V,由此表达式可知
A.该交流电压的周期为0.02 s
B.用交流电压表测该电压,其示数为100V
C.将该电压加在100Ω的电阻两端,电阻消耗的电功率为200 W
D.t=时,该交流电压的瞬时值为100 V
参考答案:AD
本题解析:考点:
专题:交流电专题.
分析:本题考查了交流电的描述,根据交流电的表达式,可知知道其最大值,以及线圈转动的角速度等物理量,然后进一步求出其它物理量,如有效值、周期、频率等.
解答:解:线圈的角速度为100πrad/s,故其周期为:,故A正确
由u=100sin100πt V可知该交流电的最大值为100
V,则有效值为100V,交流电压表指示的有效值,所以其示数为100 V,故B错误;
将该电压加在100Ω的电阻两端,电阻消耗的电功率为,,故C错误
t=时,该交流电压的瞬时值为,u=100
sin100πt=100
sin100π×
100 V,故D正确
故选AD.
点评:对于交流电的产生和描述要正确理解,要会推导交流电的表达式,明确交流电表达式中各个物理量的含义.
本题难度:简单
5、简答题 真空环境中存在竖直向上的匀强电场和匀强磁场,电场强度E=10.0V/m,磁感应强度B=3.14T.现在此空间建立xyz三维坐标系,其中x轴水平向右、y轴水平向里、z轴竖直向上,三坐标轴的单位均为米(m),一带电油滴恰好悬停在坐标原点。t1=0时刻油滴受瞬间的水平冲量(油滴质量、电量不变),以=3.14m/s的速度沿x轴正方向运动;t2=1.50s时刻撤去匀强磁场;t3=2.50s时刻撤去匀强电场。取g=10m/s2,试求t4=3.00s时刻油滴所在位置的坐标(计算结果取三位有效数字)。
参考答案:t4=3.00s时刻油滴所在位置的坐标为(-1.00,3.71,-1.25)
本题解析:油滴悬停在坐标原点时,所受重力与电场力二力平衡,即:
从t1=0时刻开始,油滴在水平面内做圆周运动,由洛仑兹力及圆周运动知识可得:,解得r=1.00m
油滴运动的周期,解得T=2.00s,
所以,从t1=0时刻到t2=1.50s时刻,油滴运动了。t2=1.50s时刻,油滴所在的位置为:(-1.00,-1.00,0)。
从t2=1.50s时刻到t3=2.50s时刻,油滴沿y轴负向做匀速直线运动,这1.00s内油滴发生的位移为。
所以,t3=2.50s时刻油滴所在的位置为:(-1.00,2.14,0)
从t3=2.50s时刻到t4=3.00s时刻期间,油滴做平抛运动,这0.50s内,油滴的水平位移为:。油滴的竖直位移为:
所以,t4=3.00s时刻油滴所在位置的坐标为(-1.00,3.71,-1.25)。
本题难度:一般