A.偏向P1板的是a离子
B.偏向P1板的是b离子
C.打在Q2点的是c离子
D.打在Q1点的是d离子
二.填空题:
(本题共7小题,每小题4分,共28分)
10.在倾角为θ的绝缘光滑斜面上,放置一个长为L,质量为m,电阻为R的导体棒ab,处在有边界的匀强磁场B中,如图所示,在棒ab两端用与斜面平行的轻质软导线与一面积为S的固定金属圆环相连接,圆环处在磁感强度为B1,方向跟环面垂直,且均匀减小的磁场中,当电键K闭合后软导线的拉力恰好为零,匀强磁场B的最小值为B2,则环中磁场B1的变化率为___________B2的方向为___________.(题中的物理量均为国际单位,只有棒有电阻,其它部分电阻不计.)
11.如图所示,长为L质量为m的金属棒ab,放在光滑的水平导轨的右端,轨道平面距地面高为h,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感强度为B.电键K闭合电路中的电流强度为I,棒ab被水平抛出,落地点到轨道的右端水平距离为S,则在电键闭合后通过导体棒的电量为___________,棒下落过程中a、b两端电势差为___________(重力加速度为g).
12.如图所示,在空间某区域内存在着与水平方向成60°角的匀强电场,电场强度为E,同时又有沿水平方向的匀强磁场,磁感应强度为B;有一质量为m的带电液滴竖直向下做匀速直线运动,则此带电液滴带的电量为___________,做直线运动的速度大小为___________.
13.用同一台回旋加速器(磁感应强度B、半径R相同)分别加速质子[]和氘核[],则质子和氘核获得的动能之比为___________,获得上述动能需要的时间之比为___________.
14.在光滑的绝缘水平桌面上有一边长为1m的正方形闭合金属线框abcd,质量为0.18kg,电阻为1Ω,以10m/s的初速度在水平面上冲入有边界的匀强磁场,磁场方向与水平桌面垂直,磁感应强度B=0.5特,当滑到如图所示位置时,线框产生的热量为1.6J,则此时ab两端电压为___________,若线框以10m/s的速度由磁场外边全部冲入到磁场中,此过程通过导线横截面的电量为___________.
15.如图所示,质量为m,电量为+q的带电粒子(不计重力)射入磁感应强度为B,宽度为d有边界的匀强磁场中,射入时的方向与磁场边界MN成θ角,则粒子要从另一边界PQ射出,其射入磁场时速度v0满足的条件是___________,粒子磁场中运动的轨道半径为___________.
16.光滑平行金属轨道PQ、MN放在竖直平面内,两轨道间距离为L,其左端接一电阻R,右端接两平行金属板C、D,两板间的距离为d,整个装置处在磁感应强为B的匀强电场中,磁场方向与轨道平面垂直,金属棒ab垂直放在轨道上,其电阻为2R,且与轨道接触良好,如图所示,若使带正电液滴在两平行金属板间做半径为r,速率为v0的匀速圆周运动,则棒ab在轨道上匀速运动的速率为___________,方向为___________.
三.计算题:
(共有6小题,17题6分,18、19各7分,20、21题各8分,22题9分)要求有必要公式、说明、力图,最后作结论.)
17.如图所示是一种测量血中血流速仪器的原理图,在血管的两侧和上下分别加磁场和电极,设血管直径为2mm,磁感应强度B=0.8T(视为匀强电场),电压表的示数为U=0.1×10-3V,求:
血流速及流量.
18.如图所示,螺线管的横截面积S=100cm2,共10匝,每匝电阻r=1Ω,电阻R1=R2=20Ω,螺线管的内部有水平向右均匀变化的磁场,随时间变化规律如图所示,求:
(1)电压表和电流表的示数;
(2)a、b哪端电势高.
19.在xoy坐标系中,在y=L(L>0)和y=0之间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,一质子流[]从O点以速率v0沿y轴正方向射入磁场,恰好通过Q点,Q点的坐标为(L,L)设质子的质量为m,电量为q,求:
(1)匀强磁场的磁感强度B为多大;
(2)若氘核[]从O点也以速度v0沿y轴正方向射入磁场,则氘核射出磁场时的坐标和在磁场中运动时间分别为多少.
20.如图所示,一质量m=0.1kg,电量q=0.1c的带正电小球,套在与水平方向成37°角足够长的绝缘杆上,球与杆间的摩擦因数μ=0.5,整个装置处在磁感应强度B=10T的匀强磁场中,方向垂直纸面向里(g=10m/s2),求:
(1)小球沿杆下滑过程的最大加速度;
(2)小球沿杆下滑过程的最大速度.
21.平行长金属轨道M、N相距L=0.5m,金属棒a和b可以其上无摩擦地滑动,质量ma=mb=0.1kg,电阻Ra=Rb=1Ω,其他电阻不计,轨道处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中、方向如图所示.现对b棒施一水平向右的瞬时冲量为1N·S,求:
(1)棒a的最大加速度;
(2)棒a的最大速度;(3)达稳态后,棒a上产生的总热量.
22.如图所示,用电动机沿竖直导体框架牵引一根原来静止的金属棒ab,棒的长度L=1m,质量m=0.1kg,电阻R=1Ω,导体框架处在水平的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,棒ab与框架接触良好,可无摩擦地滑动,当ab棒上升的高度h=3.8m时,获得稳定速度,棒产生的热量的2J,电压表和电流表的示数分别为7V、1A,电动机线圈电阻时r=1Ω(g=10m/s2),求:
(1)棒达到稳态时的速度;
(2)棒从静止开始到刚有达稳定速度过程需要的时间为多少?
参考答案:
一、选择题:
1.D
本题考查感应电动势、感应电流产生条件。
感应电动势,与磁通量变化率成正比,跟磁通量大小无关,磁通量变化越快,感应电动势越大。
只要闭合电路中有磁通量变化,该电路中就有感应电流产生,所以只有选项D正确。
B选项中不一定有磁通量变化。
故是错误的。
2.C、D
本题主要考查磁感应强度B的概念,磁通量的概念,安培力的方向。
一小段通电导体垂直放在磁场中,才等于该处的磁感应强B
安培力方向垂直于IL与B组成的平面,但IL不一定与B垂直。
若运动的电子其速度方向与B的方向平行时电子不受洛仑兹力,不会发生偏转
所以只有选项C、D正确
3.C、D
把线框从磁场中匀速拉出时有,
功率,
通过导线截面的电量,两次拉出磁场,磁通量变化相同,
所以只有选项C、D正确。
4.B
本题考查用磁场分解、电流分段的方法来确定安培力的方向。
将过C、D点的磁感应分解成沿电流方向和与电流方向垂直的两个分量。
由左手定则可知C点垂直纸面向外转动,同理D点垂直纸面向里转动,所以只有选项B正确。
5.D
本题考查楞次定律的应用。
磁铁向下运动通过a、b线圈的磁通量增加,为了阻碍磁通量增加,两线圈远离磁铁,由于它们都放在光滑水平桌面上,对桌面的压力一定增大,只有选项D正确,由于不知道N、S极方向,不能确定电流方向。
6.D
本题考查自感电动势的作用,E自总是阻碍电流的变化最后电流仍为,E白只起到“延时”的作用,最后还得变化。
所以只有选项D正确
7.B、D
电子流在偏转线圈中偏转半径当加速电压偏小时,偏转半径r偏小,使画面变大,由上式可知偏转线圈中电流变大,则B变大,r变小,画面变大,所以只有B、D正确。
8.D
只有螺线管中的磁通量增大,根据楞次定律,线环才能向左远离螺线管。
所以磁感应强度B应非均匀变化,且变化率逐渐变大,只有选项D正确。
9.A、C
根据当时,带电粒子才能通过小孔S3,所以只有b、c两个粒子能通小孔S3,,由可知,打在点Q2点的是C离子,a离子受洛仑兹力最小,所以应向P1偏,则选项A、C正确。
二、填空题
10.垂直斜面向上。
由于捧ab静止,则有,根据闭合电路欧姆定律有电动势,由于B1变化产生的感应电动势,则有:
因B2有最小值,则B2要斜面垂直向上。
11.
根据动量定理:
而:
12.
带电液滴受力分析如下图:
(液点竖直向下运动)
液滴一定带负电荷,否则不会处于平衡态
由平衡条件得:
13.2:
11:
1
14.
由能量守恒得:
,解得此时的速度V==6m/s