板塊三電磁學部分-資料下載頁

　　

【正文】 件不變，該帶電粒子穿過場區的時間為To /2．若撤去電場，只保留磁場，其他條件不變．求：該帶電粒子穿過場區的時間．19．有界勻強磁場區域如圖甲所示，質量為m、電阻為R的長方形矩形線圈abcd邊長分別為L和2L，線圈一半在磁場內，一半在磁場外，磁感強度為B0. t0 = 0時刻磁場開始均勻減小，線圈中產生感應電流，在磁場力作用下運動，v—t圖象如圖乙所示，圖中斜向虛線為O點速度圖線的切線，數據由圖中給出，不考虛重力影響，求：(1)磁場磁感應強度的變化率；(2) t2時刻回路電功率．20．一電阻為R的金屬圓環，放在勻強磁場中，磁場與圓環所在平面垂直，如圖(a)所示，已知通過圓環的磁通量隨時間t的變化關系如圖(b）所示，圖中的最大磁通量和變化周期T都是已知量，求：(1)在t=0到t= T/4的時間內，通過金屬圓環橫截面的電荷量q(2)在t=0到t=2T的時間內，金屬環所產生的電熱Q.21．如圖所示，在直角坐系中的第Ⅰ象限中存在沿y軸負方向的勻強電場，在第Ⅳ象限中存在垂直紙面的勻強磁場，一質量為m、帶電量為q的粒子（不計重力）在y軸上的A (0,3)以平行x軸的初速度v0=120 m/s射入電場區，然后從電場區進入磁場區，又從磁場區進入電場區，并通過x軸上P點（4. 5,0）和Q點（8,0）各一次．已知該粒子的荷質比為，求磁感應強度的大小與方向？22．如圖所示，在地面附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強電場和勻強磁場．勻強磁場的磁感應強度為B，方向水平并垂直紙面向外，一質量為m、帶電量為－q的帶電微粒在此區域恰好做速度大小為v的勻速圓周運動．（重力加速度為g）(1)求此區域內電場強度的大小和方向；(2)若某時刻微粒運動到場中距地面高度為H的P點，速度與水平方向成450，如圖所示．則該微粒至少須經多長時間運動到距地面最高點？最高點距地面多高？(3)在(2)問中微粒運動P點時，突然撤去磁場，同時電場強度大小不變，方向變為水平向右，則該微粒運動中距地面的最大高度是多少？23．如圖甲所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框abcd的電阻為R,ab=bc=cd=da=l，現將線框以與ab垂直的速度v勻速穿過一寬度為2l、磁感應強度為B的勻強磁場區域，整個過程中ab、cd兩邊始終保持與邊界平行，令線框的cd邊剛與磁場左邊界重合時t=0，電流沿abcda流動的方向為正．(1)求此過程中線框產生的焦耳熱；(2)在圖乙中畫出線框中感應電流隨時間變化的圖象；(3)在圖丙中畫出線框中a、b兩點間電勢差Uab隨時間t變化的圖象．24．如圖甲所示，水平放置的上、下兩平行金屬板，板長約為0. 5 m，板間電壓u隨時間t呈正弦規律變化，函數圖象如圖乙所示．豎直虛線MN為兩金屬板右邊緣的連線，MN的右邊為垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，現在帶正電的粒子連續不斷的以速度v0=2105 m/s沿兩板間的中線從O點平行金屬板射入電場中．已知帶電粒子的荷質比為,粒子的重力和粒子間的相互作用力均忽略不計．(1)設t=0. 1 s時刻射入電場的帶電粒子恰能從平行金屬板右邊緣射出電場，進入磁場．求該帶電粒子射出電場時速度的大小？(2)對于t=0. 3 s時刻射入電場的粒子，設其射入磁場的入射點和從磁場射出的出射點的間距為d，試用題中所給物理量的符號（v0 、m、q、B）表示d.25．如圖所示，在xOy平面內的第Ⅲ象限中有沿－y方向的勻強電場，場強大小為E．在第I和第II象限有勻強磁場，方向垂直于坐標平面向里．有一個質量為m，電荷量為e的電子，從y軸的P點以初速度v0垂直于電場方向進入電場（不計電子所受重力），經電場偏轉后，沿著與x軸負方向成450角進入磁場，并能返回到原出發點P.(1)簡要說明電子的運動情況，并畫出電子運動軌跡的示意圖；(2)求P點距坐標原點的距離；(3)電子從P點出發經多長時間再次返回P點？26．如圖所示，在方向豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場中有兩條光滑固定的平行金屬導軌MN、PQ，導軌足夠長，間距為L，其電阻不計，導軌平面與磁場垂直，ab、cd為兩根垂直于導軌水平放置的金屬棒，其接入回路中的電阻分別為R，質量分別為m，與金屬導軌平行的水平細線一端固定，另一端與cd棒的中點連接，細線能承受的最大拉力為T，一開始細線處于伸直狀態，ab棒在平行導軌的水平拉力F的作用下以加速度a向右做勻加速直線運動，兩根金屬棒運動時始終與導軌接觸良好且與導軌相垂直．(1)求經多長時間細線被拉斷？(2)若在細線被拉斷瞬間撤去拉力F,求兩根金屬棒之間距離增量△x的最大值是多少？27．如圖所示，坐標系xOy在豎直平面內，空間有沿水平方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B,在x0的空間里有沿x軸正方向的勻強電場，場強的大小為E，一個帶正電的小球經過圖中的x軸上的A點，沿著與水平方向成= 300角的斜向下直線做勻速運動，經過y軸上的B點進人x0的區域，要使小球進入x0區域后能在豎直面內做勻速圓周運動，需在x0區域另加一勻強電場，若帶電小球做圓周運動通過x軸上的C點，且，設重力加速度為g，求：(1)小球運動速率的大小；(2)在x0的區域所加電場大小和方向；(3)小球從B點運動到C點所用時間及的長度．28．在某一真空空間內建立xOy坐標系，從原點O處向第I象限發射一荷質比的帶正電的粒子（重力不計）．速度大小v0=103 m/s、方向與x軸正方向成300角．(1)若在坐標系y軸右側加有勻強磁場區域，在第I象限，磁場方向垂直xOy平面向外；在第Ⅳ象限，磁場方向垂直xOy平面向里；磁感應強度為B=1 T，如圖(a）所示，求粒子從O點射出后，第2次經過x軸時的坐標x1. (2)若將上述磁場均改為如圖(b）所示的勻強磁場，在t=0到t=s時，磁場方向垂直于xOy平面向外；在t=s到t=s時，磁場方向垂直于xOy平面向里，此后該空間不存在磁場，在t=0時刻，粒子仍從O點以與原來相同的速度v0射入，求粒子從O點射出后第2次經過x軸時的坐標x2.29．平行軌道PQ、MN兩端各接一個阻值R1=R2 =8 Ω的電熱絲，軌道間距L=1 m,軌道很長，本身電阻不計，軌道間磁場按如圖所示的規律分布，其中每段垂直紙面向里和向外的磁場區域寬度為2 cm，磁感應強度的大小均為B=1 T，每段無磁場的區域寬度為1 cm，導體棒ab本身電阻r=1Ω，與軌道接觸良好，現讓ab以v=10 m/s的速度向右勻速運動．求：(1)當ab處在磁場區域時，ab中的電流為多大？ab兩端的電壓為多大？ab所受磁場力為多大？(2)整個過程中，通過ab的電流是否是交變電流？若是，則其有效值為多大？并畫出通過ab的電流隨時間的變化圖象．30．如圖所示，在與水平面成=300角的平面內放置兩條平行、光滑且足夠長的金屬軌道，其電阻可忽略不計．空間存在著勻強磁場，磁感應強度B=0. 20 T，方向垂直軌道平面向上．導體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與金屬軌道接觸良好構成閉合回路，每根導體棒的質量m=2. 0101kg，回路中每根導體棒電阻r= 5. 0102Ω，金屬軌道寬度l=0. 50 m．現對導體棒ab施加平行于軌道向上的拉力，使之勻速向上運動．在導體棒ab勻速向上運動的過程中，導體棒cd始終能靜止在軌道上．g取10 m/s2，求：(1)導體棒cd受到的安培力大小；(2)導體棒ab運動的速度大小；(3)拉力對導體棒ab做功的功率．31．如圖所示，兩條光滑的絕緣導軌，導軌的水平部分與圓弧部分平滑連接，兩導軌間距為L，導軌的水平部分有n段相同的勻強磁場區域（圖中的虛線范圍），磁場方向豎直向上，磁場的磁感應強度為B,磁場的寬度為s，相鄰磁場區域的間距也為s，、大于L，磁場左、右兩邊界均與導軌垂直．現有一質量為m，電阻為r，邊長為L的正方形金屬框，由圓弧導軌上某高度處靜止釋放，金屬框滑上水平導軌，在水平導軌上滑行一段時間進人磁場區域，最終線框恰好完全通過n段磁場區域．地球表面處的重力加速度為g，感應電流的磁場可以忽略不計，求：(1)剛開始下滑時，金屬框重心離水平導軌所在平面的高度；(2)整個過程中金屬框內產生的電熱；(3)金屬框完全進人第k(kn)段磁場區域前的時刻，金屬框中的電功率． 32．電磁爐專用平底鍋的鍋底和鍋壁均由耐高溫絕緣材料制成．起加熱作用的是安在鍋底的一系列半徑不同的同心導電環．導電環所用的材料單位長度的電阻R=,從中心向外第n個同心圓環的半徑為rn=(2n1) r1(n為正整數且n≤7)，已知r1= cm．當電磁爐開啟后，能產生垂直于鍋底方向的變化磁場，已知該磁場的磁感應強度B的變化率為，忽略同心導電圓環感應電流之間的相互影響．(1)求出半徑為rn的導電圓環中產生的感應電動勢瞬時表達式；(2))半徑為r1的導電圓環中感應電流的最大值I1m是多大？（計算中可取=10 )(3)若不計其他損失，所有導電圓環的總功率P是多大？33．一小型發電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發電機的輸出功率為為50 kW,輸出電壓為500 V，升壓變壓器原、副線圈匝數比為1:5，兩個變壓器間的輸電導線的總電阻為15 Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220 V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，求：(1)升壓變壓器副線圈的端電壓；(2)輸電線上損耗的電功率；(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數比．34．有一種角速度計可以測量航天器的轉動角速度，其結構如圖所示，角速度計固定在待測裝置上，當裝置繞豎直軸轉動時，元件A在光滑桿上發生位移并輸出電壓信號，成為航天器制導系統的信息源．已知A的質量為m，彈簧的勁度系數為k,自然長度為l0，電源的電動勢為E，當系統以角速度轉動時，求U與的函數關系．35．如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線變阻器，阻值為R，長度為L，兩邊分別有PP2兩個滑動頭，與P1相連的金屬細桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿MN上保持水平狀態，金屬細桿與托盤相連，金屬細桿所受重力忽略不計。彈簧處于原長時P1剛好指向A端，若PP2間出現電壓時，該電壓經過放大，通過信號轉換后在顯示屏上顯示出質量的大小．已知彈簧的勁度系數為k，托盤自身質量為m0，電源的電動勢為E，電源的內阻忽略不計，信號放大器、信號轉換器和顯示器的分流作用忽略不計．求：(1)托盤上未放物體時，在托盤的自身重力作用下，P1距A端的距離x1；(2）在托盤上放有質量為m的物體時，P1,距A端的距離x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調節P2，從而使PP2間的電壓為零．校準零點后，將被稱物體放在托盤上，試推導出被稱物體的質量m與PP2間電壓U的函數關系式．36．如圖所示，加速電場M、N板間距離為L，電壓為U，M板內側中點處有一靜止的電子，質量為m，電量為e，N板中點處有一小孔S1，其右側有一內壁光滑半徑為R的金屬圓筒，圓筒內有垂直圓筒橫截面方向的勻強磁場，磁感應強度為B，圓筒壁上有一小孔S2，電子與SS2和圓心O在同一直線上，S2與圓心O的距離為d (dR)，電子經電場加速后射入圓筒，在圓筒壁上碰撞n次后回到出發點，求電子運動的周期（不計重力，設碰撞過程無動能損失）．37．噴墨打印機的原理示意圖如圖所示，其中墨盒可以發出墨汁液滴，此液滴經過帶電室時被帶上負電，帶電多少由計算機按字體筆畫高低位置輸入信號加以控制．帶電后液滴以一定的初速度進入偏轉電場，帶電液滴經過偏轉電場發生偏轉后打到紙上，顯示出字體．計算機無信號輸入時，墨汁液滴不帶電，徑直通過偏轉板最后注入回流槽流回墨盒．設偏轉極板長L1= cm，兩板間的距離d= cm,兩板間的電壓U=103 V，偏轉極板的右端距紙的距離L2= cm．若一個墨汁液滴的質量m=1010 kg,墨汁液滴以v0=20 m/s的初速度垂直電場方向進入偏轉電場，此液滴打到紙上的點距原入射方向的距離為2. 0 mm．不計空氣阻力和重力作用．求：(1)這個液滴通過帶電室后所帶的電量q．(2)若要使紙上的字體放大可通過調節兩極板間的電壓或調節偏轉極板的右端距紙的距離L2來實現，現調節L2使紙上的字體放大10%，調節后偏轉極板的右端距紙的距離L2為多大？38．如圖所示是示波器的示意圖，豎直偏轉電極的極板長L1=4 cm，板間距離d=1 cm，板右端距離熒光屏為L2=18 cm,（水平偏轉電極上不加電壓，沒有畫出）電子沿中心線進入豎直偏轉電場的速度是v=1. 6107m/s，電子電量e＝1. 61019 C，質量m=0. 911030 kg。(1)要使電子束不打在偏轉電極上，加在豎直偏轉電極上的最大偏轉電壓U不能超過多大？(2)若在偏轉電極上加u= 100t ( V）的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標軸上能觀察到多長的線段？