(12分)如图20所示,足够长的粗糙斜面与水平面成放置,在斜面上虚线和与斜面底边平行,且间距为,在围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为;现有一质量为,总电阻为,边长也为的正方形金属线圈MNPQ,其初始位置PQ边与重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为,不计其他阻力,求:(取,)
(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度;
(2)线圈向上离开磁场区域时的动能;
(3)线圈向下通过磁场过程中,线圈电阻上产生的焦耳热。
高三物理计算题中等难度题
(12分)如图20所示,足够长的粗糙斜面与水平面成放置,在斜面上虚线和与斜面底边平行,且间距为,在围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为;现有一质量为,总电阻为,边长也为的正方形金属线圈MNPQ,其初始位置PQ边与重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为,不计其他阻力,求:(取,)
(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度;
(2)线圈向上离开磁场区域时的动能;
(3)线圈向下通过磁场过程中,线圈电阻上产生的焦耳热。
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如图所示,足够长的粗糙斜面与水平面成θ=37°角放置,在斜面上虚线aa′和bb′与斜面底边平行,且间距为d=0.1m,在aa′、bb′围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为B=1T;现有一质量为m=10g,总电阻为R=1Ω,边长也为d=0.1m的正方形金属线圈MNPQ,其初始位置PQ边与aa′重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动.已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,不计其他阻力,求:(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度;
(2)线圈向上离开磁场区域时的动能;
(3)线圈向下通过磁场区域过程中,线圈中产生的焦耳热.
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如图所示,足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成=37°放置,在斜面上虚线和与斜面底边平行,在、围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为B=1T;现有一质量为m=10g,总电阻R=1Ω、边长d=0.1m的正方形金属线圈MNPQ,让PQ边与斜面底边平行,从斜面上端静止释放,线圈刚好匀速穿过整个磁场区域。已知线圈与斜面间的动摩擦力因数为μ=0.5,( ,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)线圈进入磁场区域时的速度;
(2)线圈释放时,PQ边到的距离;
(3)整个线圈穿过磁场的过程中,线圈上产生的焦耳热。
高三物理简答题困难题查看答案及解析
(20分)
如图所示,两块平行金属板MN、PQ水平放置,两板间距为d、板长为L,在紧靠平行板右侧的等边三角形区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,三角形底边BG与PQ在同一水平线上,顶点A与MN在同一水平线上。一个质量为m、电量为+q的粒子沿两板中心线以初速度v0水平射入,若在两金属板间加某一恒定电压,粒子离开电场后垂直AB边从D点进入磁场,BD=AB,并垂直AC边射出(不计粒子的重力)。求:
(1)两金属板问的电压;
(2)三角形区域内磁感应强度大小;
(3)若两金属板问不加电压,三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外。要使粒子进入场区域后能从BC边射出,试求所加磁场的磁感应强度的取值范围。
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如图,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为,E、F金属板水平平行放置,间距和板长均为d,其右侧区域有垂直纸面向里足够大的匀强磁场,磁场上AC边界与极板E在同一条直线上。现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔处由静止释放,穿过小孔后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从AD边界上的P处离开偏转电场时速度方向与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,求:
(1)粒子到达小孔时的速度;
(2)P点与上极板的距离h;
(3)要使粒子进入磁场区域后不能从AC边射出,磁场磁感应强度的最小值。
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如图甲所示。在同一水平面上,两条足够长的平行金属导轨MNPQ间距为,右端接有电阻,导轨EF连线左侧光滑且绝缘.右侧导轨粗糙,EFGH区域内有垂直导轨平面磁感应强度的矩形匀强磁场;一根轻质弹簧水平放置,左端固定在K点,右端与质量为的金属棒a接触但不栓接,且与导轨间的动摩擦因数,弹簧自由伸长时a棒刚好在EF处,金属棒a垂直导轨放置,现使金属棒a在外力作用下缓慢地由EF向左压缩至AB处锁定,压缩量为。此时在EF处放上垂直于导轨质量电阻的静止金属棒b。接着释放金属棒a,两金属棒在EF处碰撞,a弹回并压缩弹簧至CD处时速度刚好为零且被锁定,此时压缩量为,b棒向右运动,经过从右边界GH离开磁场,金属棒b在磁场运动过程中流经电阻R的电量。设棒的运动都垂直于导轨,棒的大小不计,已知弹簧的弹力与形变量的关系图像(如图乙)与x轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求:
(1)金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度
(2)金属棒b离开磁场时的速度
(3)整个过程中电阻R上产生的热量
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(12分)如图所示,足够大的平行挡板A1、A2竖直放置,间距6L。两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN为理想分界面,Ⅰ区的磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外. A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2,两孔与分界面MN的距离均为L.质量为m、电量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场有静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并直接偏转到MN上的P点,再进入Ⅱ区,P点与A1板的距离是L的k倍,不计重力,碰到挡板的粒子不予考虑.
(1)若k=1,求匀强电场的电场强度E;
(2)若2<k<3,且粒子沿水平方向从S2射出,求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式.
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如图所示,足够大的平行挡板A1,A2竖直放置,间距为6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面yN为理想分界面.Ⅰ区的磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外,A1,A2上各有位置正对的小孔S1,S2,两孔与分界面yN的距离为L.质量为m,电量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并直接偏转到yN上的P点,再进入Ⅱ区.P点与A1板的距离是L的k倍.不计重力,碰到挡板的粒子不予考虑.
(1)若k=1,求匀强电场的电场强度E;
(2)若2<k<3,且粒子沿水平方向从S2射出,求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式.
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如图所示,足够大的平行挡板A1、A2竖直放置,间距6L,两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN为理想分界面,Ⅰ区的磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外,A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2,两孔与分界面MN的距离均为L,质量为m、电荷量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并直接偏转到MN上的P点,再进入Ⅱ区,P点与A1板的距离是L的k倍,不计重力,碰到挡板的粒子不予考虑.
(1)若k=1,求匀强电场的电场强度E;
(2)若2<k<3,且粒子沿水平方向从S2射出,求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式.
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