如图所示存在范围足够大的磁场区,虚线OO′为磁场边界,左侧为竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B1,右侧为竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场区,B1=B2=B.有一质量为m且足够长的U形金属框架MNPQ平放在光滑的水平面上,框架跨过两磁场区,磁场边界OO′与框架的两平行导轨MN、PQ垂直,两导轨相距L,一质量也为m的金属棒垂直放置在右侧磁场区光滑的水平导轨上,并用一不可伸长的绳子拉住,绳子能承受的最大拉力是F0,超过F0绳子会自动断裂,已知棒的电阻是R,导轨电阻不计,t=0时刻对U形金属框架施加水平向左的拉力F让其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.
(1) 求在绳未断前U形金属框架做匀加速运动t时刻水平拉力F的大小;绳子断开后瞬间棒的加速度.
(2) 若在绳子断开的时刻立即撤去拉力F,框架和导体棒将怎样运动,求出它们的最终状态的速度.
(3) 在(2)的情景下,求出撤去拉力F后棒上产生的电热和通过导体棒的电量.
高三物理选择题中等难度题
如图所示存在范围足够大的磁场区,虚线OO′为磁场边界,左侧为竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B1,右侧为竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场区,B1=B2=B.有一质量为m且足够长的U形金属框架MNPQ平放在光滑的水平面上,框架跨过两磁场区,磁场边界OO′与框架的两平行导轨MN、PQ垂直,两导轨相距L,一质量也为m的金属棒垂直放置在右侧磁场区光滑的水平导轨上,并用一不可伸长的绳子拉住,绳子能承受的最大拉力是F0,超过F0绳子会自动断裂,已知棒的电阻是R,导轨电阻不计,t=0时刻对U形金属框架施加水平向左的拉力F让其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.
(1) 求在绳未断前U形金属框架做匀加速运动t时刻水平拉力F的大小;绳子断开后瞬间棒的加速度.
(2) 若在绳子断开的时刻立即撤去拉力F,框架和导体棒将怎样运动,求出它们的最终状态的速度.
(3) 在(2)的情景下,求出撤去拉力F后棒上产生的电热和通过导体棒的电量.
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(22分)如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求:
(1)速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间。
(2)磁场区域的最小面积。
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如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求:
1.速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间.
2.磁场区域的最小面积.
3.根据你以上的计算可求出粒子射到PQ上的最远点离O的距离,请写出该距离的大小(只要写出最远距离的最终结果,不要求写出解题过程)
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如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上,现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v(0≤v≤)垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左,不计粒子的重力和粒子问的相互作用力,求:
(1)速度最大的粒子自O开始射入磁场至返回水平线PQ所用的时间.
(2)磁场区域的最小面积.
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如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,求:
1.速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间.
2.磁场区域的最小面积.
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如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O点,夹角θ=30°,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场;MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,且O点在磁场的边界上。现有大量质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v(0<v≤)垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时,速度方向均平行于PQ向左。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。求:
(1)速度最大的粒子从O点运动至水平线PQ所需的时间;
(2)磁场区域的最小面积。
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如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O点,夹角θ=300。,在MO左侧存在电场强度为E.方向竖直向下的匀强电场;MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,且O点在磁场的边界上。现有大量质量为 m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v(0<v<E/B)垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时, 速度方向均平行于PQ向左。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。求:
(1) 速度最大的粒子从O点运动至水平线PQ所需的时间;
(2) 磁场区域的最小面积。
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