如图所示,在水平面内固定一个半径为R的半圆形光滑细玻璃管,处于垂直纸面方向的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。以管的一端O为坐标原点,以其直径为x轴建立平面直角坐标系。一个质量为m,带电量为+q的小球(小球可视为质点)从O端以一定的初速度入射,在玻璃管内运动时恰好不受玻璃管侧壁的作用力。
(1)判断所加磁场的方向,并求出小球入射的初速度大小;
(2)若撤掉磁场,在水平方向施加一个沿y轴负向的匀强电场,已知小球在玻璃管内运动过程中,动能最小值为入射动能的一半,请写出小球在管内运动的动能EK随x变化的函数;
(3)在(2)问题的基础上,求小球受到玻璃管侧壁作用力的最小值。
高三物理计算题困难题
如图所示,在水平面内固定一个半径为R的半圆形光滑细玻璃管,处于垂直纸面方向的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。以管的一端O为坐标原点,以其直径为x轴建立平面直角坐标系。一个质量为m,带电量为+q的小球(小球可视为质点)从O端以一定的初速度入射,在玻璃管内运动时恰好不受玻璃管侧壁的作用力。
(1)判断所加磁场的方向,并求出小球入射的初速度大小;
(2)若撤掉磁场,在水平方向施加一个沿y轴负向的匀强电场,已知小球在玻璃管内运动过程中,动能最小值为入射动能的一半,请写出小球在管内运动的动能EK随x变化的函数;
(3)在(2)问题的基础上,求小球受到玻璃管侧壁作用力的最小值。
高三物理计算题困难题查看答案及解析
如图所示,在竖直面内有一半径为L的圆形光滑金属导轨CPD,处于磁感应强度大小为B、方向与导轨平面(纸面)垂直向里的匀强磁场中,圆心为O,直径CD水平,半径OP竖直O、D间用导线连接。一质量分布均匀的金属棒OA,长为L,电阻为R,质量为m,能绕水平轴O在竖直平面内自由转动,棒与导轨和轴O始终接触良好,一切摩擦及其他电阻均不计,重力加速度大小为g。若棒从CO处由静止释放,第一次到达OP处时的角速度为ω,则下列判断正确的是
A. 棒能摆到OD处
B. 从OC到PO的过程中,通过棒横截面的电荷量为
C. 棒第一次到达OP处时,棒中通过的电流为
D. 棒最终会停下,产生的总焦耳热为mgL
高三物理单选题困难题查看答案及解析
如图所示,在竖直平面内有范围足够大、场强方向水平向左的匀强电场,在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一绝缘“⊂”形杆由两段直杆和一半径为R为半圆环组成,固定在纸面所在的竖直平面内.PQ、MN与水平面平行且足够长,半圆环MAP在磁场边界左侧,P、M点在磁场界线上,NMAP段是光滑的,现有一质量为m、带电量为+q的小环套在MN杆上,它所受到的电场力为重力的倍.现在M右侧D点由静止释放小环,小环刚好能到达P点,求:
(1)D、M间的距离x0;
(2)上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小;
(3)若小环与PQ杆的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等).现将小环移至M点右侧5R处由静止开始释放,求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
(10分)如图所示,在竖直平面内有范围足够大、场强方向水平向左的匀强电场,在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一绝缘“⊂”形杆由两段直杆和一半径为R为半圆环组成,固定在纸面所在的竖直平面内.PQ、MN与水平面平行且足够长,半圆环MAP在磁场边界左侧,P、M点在磁场界线上,NMAP段是光滑的,现有一质量为m、带电量为+q的小环套在MN杆上,它所受到的电场力为重力的倍.现在M右侧D点由静止释放小环,小环刚好能到达P点,求:
(1)D、M间的距离x0;
(2)上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小;
(3)若小环与PQ杆的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等).现将小环移至M点右侧5R处由静止开始释放,求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.
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高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
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如图所示,两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻.一金属棒垂直导轨放置,质量为m,接入电路的电阻为r.在金属棒中点对棒施加一个水平向右、平行于导轨的拉力,棒与导轨始终接触良好,导轨电阻不计,重力加速度为g.
(1)若金属棒以速度v0做匀速运动,求棒受到的拉力大小F1;
(2)若金属棒在水平拉力F2作用下,棒运动的速度v随时间t按余弦规律变化,如图乙所示,取水平向右为正方向,从t=0时刻开始到第一次运动到最右端时的距离为x.求此过程中通过电阻R的电荷量q;
(3)在(2)的情况下,求t=0到tT的过程中,整个回路产生的热量Q以及拉力F2做的功W.
高三物理解答题简单题查看答案及解析
如图所示,在xoy平面(纸面)内,存在一个半径为R=02.m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度大小为B=1.0T,方向垂直纸面向里,该磁场区域的左边缘与y轴相切于坐标原点O.在y轴左侧、-0.1m≤x≤0的区域内,存在沿y轴负方向的匀强电场(图中未标出),电场强度的大小为E=10×104N/C.一个质量为m=2.0×10-9kg、电荷量为q=5.0×10-5C的带正电粒子,以v0=5.0×103m/s的速度沿y轴正方向、从P点射入匀强磁场,P点的坐标为(0.2m,-0.2m),不计粒子重力。
(1)求该带电粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)求该带电粒子离开电场时的位置坐标;
(3)若在紧靠电场左侧加一垂直纸面的匀强磁场,该带电粒子能回到电场,在粒子回到电场前瞬间,立即将原电场的方向反向,粒子经电场偏转后,恰能回到坐标原点O,求所加匀强磁场的磁感应强度大小。
高三物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,在xoy平面(纸面)内,存在一个半径为R=02.m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度大小为B=1.0T,方向垂直纸面向里,该磁场区域的左边缘与y轴相切于坐标原点O.在y轴左侧、-0.1m≤x≤0的区域内,存在沿y轴负方向的匀强电场(图中未标出),电场强度的大小为E=10×104N/C.一个质量为m=2.0×10-9kg、电荷量为q=5.0×10-5C的带正电粒子,以v0=5.0×103m/s的速度沿y轴正方向、从P点射入匀强磁场,P点的坐标为(0.2m,-0.2m),不计粒子重力。
(1)求该带电粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)求该带电粒子离开电场时的位置坐标;
(3)若在紧靠电场左侧加一垂直纸面的匀强磁场,该带电粒子能回到电场,在粒子回到电场前瞬间,立即将原电场的方向反向,粒子经电场偏转后,恰能回到坐标原点O,求所加匀强磁场的磁感应强度大小。
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