广东佛山市高明区2017届高三物理下学期第十周晚练试题
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高三物理第三周晚练(周二)题1、如图所示,R1=5 Ω,R2=6 Ω,电压表与电流表的量程分别为0~10 V和0~3 A,电表均为理想电表.导体棒ab与导轨电阻均不计,且导轨光滑,导轨平面水平,ab棒处于匀强磁场中.(1)当变阻器R接入电路的阻值调到30 Ω,且用F1=40 N的水平拉力向右拉ab棒并使之达到稳定速度v1时,两表中恰好有一表满偏,而另一表又能安全使用,则此时ab棒的速度v1是多少?(2)当变阻器R接入电路的阻值调到3 Ω,且仍使ab棒的速度达到稳定时,两表中恰有一表满偏,而另一表能安全使用,则此时作用于ab棒的水平向右的拉力F2是多大?2、如图所示,有一对平行金属板,板间加有恒定电压;两板间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向里.金属板右下方以MN、PQ为上、下边界,MP为左边界的区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁场宽度为d,MN与下极板等高.MP与金属板右端在同一竖直线上。
一电荷量为q、质量为m的正离子,以初速度v0沿平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间,不计离子的重力.(1)已知离子恰好做匀速直线运动,求金属板间电场强度的大小;(2)若撤去板间磁场B0,已知离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场,方向与水平方向成30°角,求A点离下极板的高度;(3)在(2)的情形中,为了使离子进入磁场运动后从边界MP的P点射出,磁场的磁感应强度B应为多大?高三物理第三周晚练(周二)题答案1、解析(1)假设电流表指针满偏,即I=3 A,那么此时电压表的示数应为U=IR并=15 V,此时电压表示数超过了量程,不能正常使用,不合题意。
因此,应该是电压表正好达到满偏。
当电压表满偏时,即U1=10 V,此时电流表的示数为I1=错误!=2A设ab棒稳定时的速度为v1,产生的感应电动势为E1,则E1=Blv1,且E1=I1(R1+R并)=20 Vab棒受到的安培力为F1=BI1l=40 N解得v1=1 m/s。
高三物理第十一周晚练题(周二)一、选择题(1~7题为单项选择题,8~11题为多项选择题)1.如图所示, a 、b 、c 是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a 到c ,a 、b 间距离等于b 、c 间距离。
用φa 、φb 、φc 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和电场强度,可以判定( )A .φa >φb >φcB .φa -φb =φb -φcC .E a >E b >E cD .E a =E b =E c2.如图所示,在粗糙绝缘的水平面上有一物体A 带正电,另一带正电的点电荷B 沿着以A 为圆心的圆弧由P 到Q 缓慢地从A 的上方经过,若此过程中A 始终保持静止,A 、B 两物体可视为质点且只考虑它们之间的库仑力作用。
则下列说法正确的是( )A .物体A 受到地面的支持力先减小后增大B .物体A 受到地面的支持力保持不变C .物体A 受到地面的摩擦力先减小后增大D .库仑力对点电荷B 先做正功后做负功3.如图所示,Q 1、Q 2为两个等量同种带正电的点电荷,在两者的电场中有M 、N 和O 三点,其中M 和O 在Q 1、Q 2的连线上(O 为连线的中点),N 为过O 点的垂线上的一点。
则下列说法中正确的是( )A .在Q 1、Q 2连线的中垂线位置可以画出一条电场线B .若将一个带正电的点电荷分别放在M 、N 和O 三点,则该点电荷在M 点时的电势能最大C .若将一个带电荷量为-q 的点电荷从M 点移到O 点,则电势能减少D .若将一个带电荷量为-q 的点电荷从N 点移到O 点,则电势能增加4.如图所示,半径为R 的圆形区域里有磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场,M 、N 是磁场边界上两点且M 、N 连线过圆心,在M 点有一粒子源,可以在纸面内沿各个方向向磁场里发射质量为m 、电荷量为q 、速度大小均为v =qBR 2m的带正电粒子,不计粒子的重力,若某一个粒子在磁场中运动的时间为t =πR2v,则该粒子从M 点射入磁场时,入射速度方向与MN 间夹角的正弦值为( )A.12B.35C.22D.455.如图所示,两平行导轨与水平面成α=37°角,导轨间距为L =1.0 m ,匀强磁场的磁感应强度可调,方向垂直导轨所在平面向下。
高三物理第二周晚练(周五)题1.如图所示,有一电子(电量用e表示)经电压U 0加速后,进入两板间距为d ,电压为U 的平行金属板间.若电子从两板正中间射入,且正好能穿出电场,求:(1)金属板AB 的长度;(2)电子穿出电场时的动能2.如图所示,在真空中半径2100.3-⨯=r m 的圆形区域内,有磁感应强度B=0.2T,方向如图的匀强磁场,一束带正电的粒子以初速度60100.1⨯=v m/s,从磁场边界上直径ab 的a 端沿各个方向射入磁场,且初速方向都垂直于磁场方向,若该束粒子的比荷8100.1⨯=mq C/kg,不计粒子重力.求:(1)粒子在磁场中运动的最长时间.(2)若射入磁场的速度改为5100.3⨯=v m/s,其他条件不变,试用斜线画出该束粒子在磁场中可能出现的区域,要求有简要的文字说明.高三物理第二周晚练(周五)答案1、【答案】(1)02 U L d U =(2)e(U 0+2U)【解析】试题分析:(1)设电子飞离加速电场速度为v 0,由动能定理得:eU 0=12mv 02 ①设金属板AB 的长度为L ,电子偏转时间0Lt v = ②电子在平行板间的加速度为eUa md = ③电子的偏转的距离 y=12d=12at 2 ④由①②③④解得:02 U L d U =.(2)设电子穿过电场时的动能为E k ,根据动能定理 E k =eU 0+e 2U =e(U 0+2U ). 考点:带电粒子在电场中的运动【名师点睛】电子先在加速电场中做匀加速直线运动,后在偏转电场中做类平抛运动,根据电子的运动的规律逐个分析即可.2、【答案】(1)8max 105.6-⨯=t s (2)见解析【解析】 试题分析:(1)由牛顿第二定律可求得粒子在磁场中运动的 半径,R v m B qv 200=(1分) 20100.5-⨯==Bemv R m 〉2100.3-⨯=r (2分) 因此要使粒子在磁场中运动的时间最长,则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长,从右图中可以看出,以直径ab 为弦、R 为半径所作的圆,粒子运动的时间最长. (2分)设该弦对应的圆心角为α2,而qB m T π2=(1分) 运动时间qB m T t απα222max =⨯=(2分) 又53sin ==R r α,故8max 105.6-⨯=t s (2分)(2)r m qBmvR <⨯==-3/105.1(2分)粒子在磁场中可能出现的区域:如图中以Oa为直径的半圆及以a 为圆心Oa为半径的圆与磁场相交的部分.绘图如图.考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.点评:解决带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题时,应首先确定圆心的位置,找出半径,做好草图,利用数学几何并结合运动规律进行求解.(1)圆心的确定:因洛伦兹力始终指向圆心,根据洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,画出粒子运动轨迹中的任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的洛伦兹力的方向,其延长线的交点即为圆心.(2)半径的确定和计算,半径的计算一般是利用几何知识,常用解度,以及弦切角与圆心角的关系.。
高三物理第十周晚练题(周二)班别:姓名:学号:成绩:一、选择题(1~3题为单项选择题,4,5题为多项选择题)1。
如图1所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0〈θ<90°)其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时,棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中()A.运动的平均速度大小为错误!vB.下滑的位移大小为错误!C.产生的焦耳热为qBLvD.受到的最大安培力大小为错误!sin θ2。
(2016·怀化一模)如图2所示,一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上,杆与水平方向夹角为θ,整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,先给小球一初速度,使小球沿杆向下运动,在A点时的动能为100 J,在C点时动能减为零,D为AC的中点,那么带电小球在运动过程中( )A.到达C点后小球不可能沿杆向上运动B.小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等C.小球在D点时的动能为50 JD.小球电势能的增加量等于重力势能的减少量3。
(2016·泰安二模)如图3所示,竖直向上的匀强电场中,一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上,上端连接一带正电小球,小球静止时位于N点,弹簧恰好处于原长状态.保持小球的带电量不变,现将小球提高到M点由静止释放,则释放后小球从M运动到N的过程中()A.小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变B.小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量C.弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量D.小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和4.如图4所示,光滑绝缘的水平面上M、N两点各放有一带电荷量分别为+q和+2q的完全相同的金属球A和B,给A和B以大小相等的初动能E0(此时初动量的大小均为p0),使其相向运动刚好能发生碰撞(碰撞过程中无机械能损失),碰后返回M、N两点的动能分别为E1和E2,动量的大小分别为p1和p2,则( ) A.E1=E2〉E0,p1=p2>p0B.E1=E2=E0,p1=p2=p0C.碰撞发生在MN中点的左侧D.两球同时返回M、N两点5.如图5所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上,水平虚线L下方有垂直于斜面向下的匀强磁场,磁感应强度为B。
高三物理第九周晚练题(周二)班别: 姓名:学号: 成绩:8.(2016·北京理综,23)如图8所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出.已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d.(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy;(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。
在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因.已知U =2。
0×102 V,d=4。
0×10-2 m,m=9.1×10-31 kg,e=1.6×10-19 C,g=10 m/s2。
(3)极板间既有静电场也有重力场。
电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。
类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势"的φG概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。
9.如图9甲所示,ABCD是一长方形有界匀强磁场边界,磁感应强度按图乙规律变化,取垂直纸面向外为磁场的正方向,图中AB=3 AD=错误!L,一质量为m、所带电荷量为q的带正电粒子以速度v0在t=0时从A点沿AB方向垂直磁场射入,粒子重力不计。
图9(1)若粒子经时间t=错误!T0恰好垂直打在CD上,求磁场的磁感应强度B0和粒子运动中的加速度a的大小;(2)若要使粒子恰能沿DC方向通过C点,求磁场的磁感应强度B0的大小及磁场变化的周期T0。
10. (2016·石家庄市高三调研检测)如图10所示,在xOy平面内的第一象限内,x=4d处竖直放置一个长l=4错误!d的粒子吸收板AB,在AB左侧存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场。
在原点O处有一粒子源,可沿y轴正向射出质量为m、电量为+q的不同速率的带电粒子,不计粒子的重力。
高三物理第2周晚练(周二)一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。
在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的.)1.(2016·广东华附、广雅、省实、深中四校联考)如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。
在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是()图1A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B。
如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C2。
如图2,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。
导线框以某一初速度向右运动。
t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域.下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是()图2答案D3。
某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图3所示的电路。
检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。
虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。
你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )图3A。
电源的内阻较大B。
小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D。
线圈的自感系数较大答案C4。
(2016·广东百校联考)如图4甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200 cm2,线圈的电阻r=1 Ω,线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。
下列说法中正确的是()图4A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向B。
电阻R两端的电压随时间均匀增大C.线圈电阻r消耗的功率为4×10-4 WD。
第10周周四物理静校练习一、单项选择题1、如图所示,B物体在拉力F的作用下向左运动,在运动的过程中,A、B之间有相互作用的力,则对力做功的情况,下列说法正确的是()A。
A、B都克服摩擦力做功B绳子的拉力对A做负功C.摩擦力对B做负功,对A不做功D.A、B间弹力对A不做功,对B做正功2、如图6所示,一根长为l1的橡皮条和一根长为l2的绳子(l1<l2)悬于同一点,橡皮条另一端系A球,绳子另一端系B球,两球质量相等.现从悬线水平位置(橡皮条保持原长)将两球由静止释放,当两球至最低点时,橡皮条的长度与绳子长度相等,不计空气阻力,此时两球速度的大小()A.B球速度较大B.A球速度较大C.两球大小相等D.不能确定谁的速度大3、一辆质量为m、额定功率为P的小车从静止开始以恒定的加速度a启动,所受阻力大小为F f,经时间t,行驶距离x后达到最大速度v m,然后匀速运动,则从静止开始到达到最大速度过程中,机车牵引力所做的功为( )A.Pt B.(F f+ma)x C。
错误!mv错误!D.错误!mv错误!+F f x4.如图所示,滑块由静止开始沿曲面下滑,滑到B点时,速度恰好等于零;如果滑块从B点以速度v沿曲面下滑返回A 点时,速度恰好也等于零,设滑块从A到B和从B到A 平均摩擦力大小相等,则A、B两点的高度差等于( )A.0 C。
错误!B.错误!D。
错误!二、多项选择题5、一物体沿直线运动的v-t图象如图所示,已知在第1 s内合外力对物体做的功为W,则()A.从第1 s末到第3 s末合外力做功为4WB.从第3 s末到第4 s末合外力做功为-3 4 WC.从第3 s末到第5 s末合外力做功为-2WD.从第5 s末到第7 s末合外力做功为W6、如图所示,a、b两物块质量分别为m、2m,用不计质量的细绳相连接,悬挂在定滑轮的两侧,不计滑轮质量和一切摩擦。
开始时,a、b两物块距离地面高度相同,用手托住物块b,然后突然由静止释放,直至a、b物块间高度差为h,a、b均未落地.在此过程中,下列说法正确的是()A: 物块a的机械能逐渐增加B: 物块b机械能减少了C: 物块b重力势能的减少量等于细绳拉力对它所做的功D: 物块a重力势能的增加量小于其动能增加量7、如图所示,在长为L=1.5m的轻杆上点A和端点B各固定一质量均为m=1kg的小球,A点距哦、O点的距离为L/3,杆可绕无摩擦的轴O转动,使杆从水平位置无初速释放摆下。
高三物理八周晚练题(周二)平抛、圆周和天体运动一、选择题(1~6题为单项选择题,7~9题为多项选择题)1.如图1所示为某游乐场的一个娱乐设施,图中的大转盘与水平方向的夹角接近90°,而转盘上的游人却显得悠然自得,则下列说法正确的是( )A .游人所受合外力恰好为零B .游人所受合外力可能恰好提供向心力C .游人具有的机械能守恒D .游人的机械能如果还在增加,一定是游人受到的重力、支持力和摩擦力的合力对游人做正功2.如图2所示,河宽为200 m ,一条小船要将货物从A 点沿直线运送到河对岸的B 点,已知A 、B 两点连线与河岸的夹角θ=30°,河水的流速v 水=5 m/s ,小船在静水中的速度大小最小是( )A.532 m/sB .2.5 m/sC .5 3 m/sD .5 m/s3.(2016·四川资阳模拟)两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度,绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是( )4.如图3,长均为L 的两根轻绳,一端共同系住质量为m 的小球,另一端分别固定在等高的A 、B 两点,A 、B 两点间的距离也为L 。
重力加速度大小为g 。
今使小球在竖直平面内以AB 为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v 时,两根绳的拉力恰好均为零,则小球在最高点速率为2v 时,每根绳的拉力大小为( )A.3mgB.43 3mg C .3mgD .23mg5.中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。
预计2020年左右,北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。
如图4所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知a 、b 、c 三颗卫星均做圆周运动,a 是地球同步卫星,则( )A .卫星a 的角速度小于c 的角速度B .卫星a 的加速度大于b 的加速度C .卫星a 的运行速度大于第一宇宙速度D .卫星b 的周期大于24 h6.(2016·江西上饶模拟)太空中进行开采矿产资源项目,必须建立“太空加油站”。
高三物理第九周晚练题(周五)班别:姓名:学号:成绩:10.入冬以来,我国大部分地区雾霾频发,环保部门积极制定各种应急措施。
有一种洒水车,如图7甲所示,共有四个喷水口,左右对称各两个,上面的两个负责远处地面喷洒,下面的两个负责近处地面喷洒,四个喷水口同时工作恰好能够使有效宽度内均匀洒水,四个喷水口喷水速度和水柱直径完全一致,如示意图乙所示,上面喷水口距地面高度为0.8 m,水柱近似水平喷出,水流喷出速度为15 m/s,左右喷口水平间距为2 m,喷水时每个喷口流量均为0.005 m3/s,汽车喷水时正常运行速度为10 m/s。
(1)若水柱做平抛运动,求汽车静止时喷水覆盖路面的最大宽度;(2)某次路过十字路口汽车先匀减速运动,当减速到零时绿灯刚好亮起,汽车紧接着做匀加速运动,其加速度均为2 m/s2,求汽车由于过路口比正常行驶时多洒多少立方米的水?11.(2016·江苏单科,13)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间,照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。
如图8所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N 间的距离L=20 m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5T,将太阳帆板视为导体。
(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V,0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。
12.如图9所示,从A点以v0=4 m/s的水平速度抛出一质量m=1 kg的小物块(可视为质点),当物块运动至B 点时,恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道BC ,经圆弧轨道后滑上与C 点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C 端切线水平。
高三物理第十一周晚练题(周五)班别:姓名: 学号: 成绩:1.如图5所示,两竖直金属板间电压为U1,两水平金属板的间距为d。
竖直金属板a上有一质量为m、电荷量为q的微粒(重力不计)从静止经电场加速后,从另一竖直金属板上的小孔水平进入两水平金属板间并继续沿直线运动。
水平金属板内的匀强磁场及其右侧宽度一定、高度足够高的匀强磁场方向都垂直纸面向里,磁感应强度大小均为B,求:(1)微粒刚进入水平金属板间时的速度大小v0;(2)两水平金属板间的电压;(3)为使微粒不从磁场右边界射出,右侧磁场的最小宽度D.2.如图12,空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场,电场的场强大小按E=kx分布(x是轴上某点到O点的距离),k=错误!.x轴上,有一长为L的绝缘细线连接A、B两个小球,两球质量均为m,B球带负电,带电荷量为q,A球距O点的距离为L。
两球现处于静止状态,不计两球之间的静电力作用.(1)求A球的带电荷量q A;(2)剪断细线后,求B球的最大速度v m。
高三物理第十一周晚练题(周五) 参考答案1解析(1)在加速电场中,由动能定理得:qU1=错误!mv错误!解得:v0=错误!(2)在水平金属板间时,微粒做直线运动,则:Bqv0=q错误!解得:U =Bd错误!(3)若微粒进入磁场偏转后恰与右边界相切,此时对应宽度为D,则:Bqv0=m错误!且r=D解得:D=错误!错误!2解析(1)A、B两球静止时,A 球所处位置场强为E1=kL=错误!B 球所处的位置场强为E2=k·2L=2mg 3q对A、B由整体法得:2mg+q A E1-qE2=0 解得:q A=-4q (2)当B球下落速度达到最大时,B球距O点距离为x0mg=qE=q mg3qL x0解得:x0=3L运动过程中,电场力大小线性变化,所以由动能定理得:mgL-错误!qL=错误!mv错误!-错误!mv错误!错误!q=错误!=错误!mg解得:v m=错误!。
高三物理第十周晚练题(周五)
班别:姓名:学号:成绩:
7.如图ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2 m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。
一不带电的绝缘小球甲,以速度v0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。
已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10 m/s2。
(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
(1)甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足(1)的条件下,求甲的速度v0。
8.将一斜面固定在水平面上,斜面的倾角为θ=30°,其上表面绝缘且斜面的顶端固定一挡板,在斜面上加一垂直斜面向上的匀强磁场,磁场区域的宽度为H=0.4 m,如图8甲所示,磁场边界与挡板平行,且上边界到斜面顶端的距离为x=0.55 m。
将一通电导线围成的矩形导线框abcd置于斜面的底端,已知导线框的质量为m=0.1 kg、导线框的电阻为R=0.25 Ω、ab的长度为L=0.5 m。
从t=0时刻开始在导线框上加一恒定的拉力F,拉力的方向平行于斜面向上,使导线框由静止开始运动,当导线框的下边与磁场的上边界重合时,将恒力F 撤走,最终导线框与斜面顶端的挡板发生碰撞,碰后导线框以等大的速度反弹,导线框沿斜面向下运动。
已知导线框向上运动的v-t图象如图乙所示,导线框与斜面间的动摩擦因
数为μ=
3
3,整个运动过程中导线框没有发生转动,且始终没有离开斜面,g=10 m/s2。
(1)求在导线框上施加的恒力F以及磁感应强度的大小;
(2)若导线框沿斜面向下运动通过磁场时,其速度v与位移s的关系为v=v0-B2L2
mR s,其中
v0是导线框ab边刚进入磁场时的速度大小,s为导线框ab边进入磁场区域后对磁场上边界的位移大小,求整个过程中导线框中产生的热量Q。
高三物理第十周晚练题 (周五) 参考答案
7解析 (1)在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为v D ,乙离开D 点达到水平轨道的时间为t ,乙的落点到B 点的距离为x ,
则mg +qE =m v 2
D R ①
2R =12(mg +qE m )t 2②
x =v D t ③ 联立①②③得:x =0.4 m④
(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为v 甲、v 乙,根据动量守恒定律和机械能守恒定律有: mv 0=mv 甲+mv 乙⑤
12mv 20=12mv 2甲+12mv 2乙⑥
联立⑤⑥得:v 乙=v 0,v 甲=0⑦
由动能定理得:-mg ·2R -qE ·2R =12mv 2D -12mv 2
乙⑧
联立①⑦⑧得:v 0=5(mg +qE )R m
=2 5 m/s⑨ 8解析 (1)由v -t 图象可知,在0~0.4 s 时间内导线框做匀加速直线运动,进入磁场时的
速度为v 1=2.0 m/s ,所以在此过程中的加速度a =Δv Δt =5.0 m/s 2
由牛顿第二定律有F -mg sin θ-μmg cos θ=ma 解得F =1.5 N
由v -t 图象可知,导线框进入磁场区域后以速度v 1做匀速直线运动
通过导线框的电流I =E R =BLv 1
R
导线框所受安培力F 安=BIL
对于导线框匀速运动的过程,由力的平衡条件有
F =mg sin θ+μmg cos θ+B 2L 2v 1
R 解得B =0.50 T 。
(2)导线框进入磁场区域后做匀速直线运动,并以速度v 1匀速穿出磁场,说明导线框的宽度等于磁场的宽度H
导线框ab 边离开磁场后做匀减速直线运动,到达挡板时的位移为x 0=x -H =0.15 m 设导线框与挡板碰撞前的速度为v 2,由动能定理,有
-mg (x -H )sin θ-μmg (x -H )cos θ=12mv 22-12mv 2
1
解得:v 2=v 2
1-2g (x -H )(sin θ+μcos θ)=1.0 m/s
导线框碰挡板后速度大小仍为v 2,且
mg sin θ=μmg cos θ=0.50 N
ab 边进入磁场后做减速运动,设导线框全部离开磁场区域时的速度为v 3,
由v =v 0-B 2L 2mR s 得v 3=v 2-2B 2L 2H mR =-1.0 m/s
因v 3<0,说明导线框在离开磁场前速度已经减为零,这时安培力消失,导线框将静止在磁场中某位置
导线框向上运动通过磁场区域的过程中产生的焦耳热
Q 1=I 2Rt =2B 2L 2Hv 1R =0.40 J
导线框向下运动进入磁场的过程中产生的焦耳热
Q 2=12mv 2
2=0.05 J
所以Q =Q 1+Q 2=0.45 J 。