高三课后作业.doc

电磁学练习1如图所示，真空室内存在宽度为d=8cm的匀强磁场区域，磁感应强度B=0.332T，磁场方向垂直于纸面向里；ab、cd足够长，cd为厚度不计的金箔，金箔右侧有一匀强电场区域，电场强度E=3.32105N/C；方向与金箔成37角.紧挨边界ab放一点状粒子放射源S，可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的粒子，已知：粒子的质量m=6.641027kg，电荷量q =3.21019C，初速度v = 3.2106m/s。不计粒子重力（sin37= 0.6，cos37= 0.8）求： （1）粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径R； （2）金箔cd被粒子射中区域的长度L；（3）设打在金箔上d端离cd中心最远的粒子，速度方向不变穿出金箔进入电场。在电场中运动通过N点，SNab且SN = 40cm，则此粒子从金箔上穿出时的速度大小为多少？NabcdSE370B2为了探究能量转化和守恒规律，某学习研究小组设计如图1所示装置进行实验。 （1）为了测定整个过程电路产生的焦耳热，需要知道螺线管线圈的电阻。用替代法测线圈电阻Rx的阻值可用如图2所示电路，图中R5为电阻箱（R5的最大阻值大于待测电阻尺Rx的阻值），S2为单刀双掷开关，R0为滑动变阻器。为了电路安全，测量前应将滑动变阻器的滑片P调至 ，电阻箱R5阻值应调至 （选填“最大”或“最小”）。闭合S1开始实验，接下来有如下一些操作，合理的次序是 （选填字母代号）：A慢慢移动滑片P使电流表指针变化至某一适当位置B将S2闭合在1端C将S2闭合在2端D记下电阻箱上电阻读数E调节电阻箱R5的值，使电流表指针指在与上一次指针位置相同 （2）按图l所示装置安装实验器材后，将质量为0.50kg蝇的条形磁铁拖一条纸带由静止释放，利用打点计时器打出如图3所示的纸带。磁铁下落过程中穿过空心的螺线管，螺线管与10的电阻丝接成闭合电路，用电压传感器采集数据得到电阻两端电压与时间的U t 图，并转换为U 2 t，如图4所示。经分析纸带在打第14点时，条形磁铁已经离线圈较远了，打第14点时磁铁速度为 米秒。014点过程中，磁铁的机械能损失为 焦耳。若螺线管线圈的电阻是90fl，又从图4中扩一图线与时间轴所围的面积约为103格，可以计算磁铁穿过螺线管过程中，在回路中产生的总电热是 焦耳。实验结果机械能损失与回路中电流产生的热量相差较大，试分析其原因可能有 3如图所示，在坐标系xOy内有一半径为R的圆形匀强磁场区域，圆心O1坐标为（0，R），磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。在虚线x=R的右侧区域内，有一场强大小为E，沿x轴负方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以速度v从O点垂直于磁场方向射入圆形磁场区域，不计粒子重力。（1）若速度v方向沿y轴正方向时，粒子恰好从坐标为（R，R）的A点射出磁场，求粒子射入磁场时速度v的大小；vxyOO1AER（2）若粒子仍以速度v沿与y轴正方向夹角30方向从O点射入第二象限（如图所示），求粒子第一次离开磁场时速度方向及出射点P（图中未画出）到y轴的距离xP；4正方形金属线框abcd，每边长，总质量m，回路总电阻R，用细线吊住，线的另一端跨过两个定滑轮，挂着一个质量为M的砝码。线框上方为一磁感应强度B的有界匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动。求：（1）此时磁场对线框的作用力多大？线框匀速上升的速度多大？（2）线框匀速进入磁场的过程中，重物M有多少重力势能转变为电能？5如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量为正值，外力F向右为正。则以下能反映线框中的磁通量、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化规律图象的是tAtFCtEBDtP0000BBv6如图甲所示，M和N是相互平行的金属板，OO1O2为中线，O1为板间区域的中点，P是足够大的荧光屏带电粒子连续地从O点沿OO1方向射入两板间带电粒子的重力不计。 （1）若只在两板间加恒定电压U，M和N相距为d，板长为L（不考虑电场边缘效应）若入射粒子是不同速率、电量为e、质量为m的电子，试求能打在荧光屏P上偏离点O2最远的电子的动能 （2）若两板间没有电场，而只存在一个以O1点为圆心的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，已知磁感应强度B=0.50T，两板间距cm，板长L=l.0cm，带电粒子质量m=2.01025kg，电量q=8.010-18C，入射速度105m/s若能在荧光屏上观察到亮点，试求粒子在磁场中运动的轨道半径r，并确定磁场区域的半径R应满足的条件（不计粒子的重力） （3）若只在两板间加如图乙所示的交变电压u，M和N相距为d，板长为L（不考虑电场边缘效应）入射粒子是电量为e、质量为m的电子某电子在时刻以速度v0射入电场，要使该电子能通过平行金属板，试确定U0应满足的条件7如图所示，在y0的区域内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；水平虚线MN、PQ区域内有水平向右电场强度的大小的匀强电场。半径为R的光滑绝缘空心半圆细管AD0固定在竖直平面内，圆心O，在MN上，直径AO垂直于MN。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从半圆管的A点由静止滑人管内，重力加速度为g。求： （1）小球从A到0点的过程中，电场力对带正电小球所做的功。 （2）小球到达0点时，对半圆管的作用力大小。 （3）若小球从D点射出后，能穿过电场区域再次经过y轴，则电场区域的高度H应大于多少。8某物理“科技制作”小组装配一台小直流电动机，其额定电压5V，额定电流0.5A，线圈绕阻小于1。为了进一步研究其在一定电压范围内，输出功率与输入电压的关系，需要进一步做实验，请你帮助该小组完成该项工作。已知学校实验室提供的器材有：直流电源E，电压6V，内阻不计；小直流电动机M；电压表V1，量程00.6V，内阻约3k；电压表V2，量程06V，内阻约15k；电流表A1，量程00.6A，内阻约1；电流表A2，量程03A，内阻约0.5；滑动变阻器R，010，2A；电键S一只，导线若干。首先要比较精确测量电动机的线圈绕阻。根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选 。若电压表的示数为0.1V，电流表的示数为0.2A，则内阻 ，这个结果比真实值偏 （选填“大”或“小”）。在图方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图。（标明所选器材的符号）当电压表的示数为4.5V时，电流表示数如图所示，此时电动机的输出功率是 W。9某课外兴趣小组对筼筜湖水质进行调查，需要测量湖水的电阻率，他们先在一根内径为d的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L，其间充满待测的湖水。并备有如下器材：A电压表V（量程3 V，内阻10 k）B电流表A1（量程0.6 A，内阻约为0.1 ）C电流表A2（量程3 mA，内阻约为1.0 ）D滑动变阻器R1（阻值01 k，额定电流0.1 A）E滑动变阻器R2（阻值020 ，额定电流1.0 A）F电池组E（电动势约为6 V，内阻不计）G开关S和导线若干H多用电表利用所给器材，进行实验操作如下：用多用电表粗测待测湖水的阻值,选用倍率为“100”的电阻档测电阻时，刻度盘上的指针位置如图所示，则所测湖水的阻值R为_ 。为了精确测定待测湖水的阻值R，请在虚线框内画出实验电路图，设计的电路图中，电流表选择_；滑动变阻器选择_。(用器材前面的字母代号表示) 10如图，两光滑导体框ABCD与EFGH固定在水平面内，在D点平滑接触，A、C分别处于FE、HG的沿长线上，ABCD是边长为a的正方形；磁感强度为B的匀强磁场竖直向上；导体棒MN置于导体框上与导体框良好接触，以速度v沿BD方向从B点开始匀速运动，已知线框ABCD及棒MN单位长度的电阻为r，线框EFGH电阻不计。求：导体棒MN在线框ABCD上运动时，通过MN电流的最大值与最小值；为维持MN在线框ABCD上的匀速运动，必须给MN施加一水平外力，用F（t）函数表示该力；导体棒达D点时立即撤去外力，则它还能前进多远（设EF、GH足够长）？DACBHGNMEF11如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。t=0时对木板施加方向水平向左，大小为0.6N恒力，g取10m/s2。则（ ）A 木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动B 滑块开始做加速度减小的变加速运动，最后做速度为10m/s匀速运动C 木块先做加速度为2m/s2匀加速运动，再做加速度增大的运动，最后做加速度为3m/s2的匀加速运动D t=5s后滑块和木块有相对运动12（河北省衡水中学2012届高三上学期第四次调研）如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。已知AOC=60，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T/2 （T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间不可能为（ ）A B C D 13（河南省洛阳市四校2012届高三上学期第一次联考）如图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度大小恒定），并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（ ）A 高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1B 在Ek-t图象中t4-t3=t3-t2=t2-t1C 粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大 D 不同粒子获得的最大动能都相同 14如图所示，圆心在原点、半径为的圆将平面分为两个区域，在圆内区域（）和圆外区域（）分别存在两个匀强磁场，方向均垂直于平面。垂直于平面放置两块平面荧光屏，其中荧光屏甲平行于轴放置在=的位置，荧光屏乙平行于轴放置在=的位置。现有一束质量为、电荷量为（）、动能为的粒子从坐标为（，）的点沿轴正方向射入区域，最终打在荧光屏甲上，出现亮点的坐标为（，）。若撤去圆外磁场，粒子也打在荧光屏甲上，出现亮点的坐标为（，），此时，若将荧光屏甲沿轴负方向平移，发现亮点的轴坐标始终保持不变。不计粒子重力影响。(1）求在区域和中粒子运动速度、的大小；(2）求在区域和中磁感应强度、的大小和方向；yOMNARx荧光屏甲荧光屏乙(3）若上述两个磁场保持不变，荧光屏仍在初始位置，但从点沿轴正方向射入区域的粒子束改为质量为、电荷量为、动能为的粒子，求荧光屏上出现亮点的坐标。15如图3所示，两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角为，导轨单位长度的电阻为r00.10/m。导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，且磁场随时间变化，磁场的磁感应强度与时间t的关系为Bk/t，其中比例系数k2Ts。将电阻不计的金属杆MN放置在水平桌面上，在外力作用下，t0时刻金属杆以恒定速度v2m/s从O点开始向右滑动。在滑动过程中保持MN垂直于两导轨间夹角的平分线，且与导轨接触良好。（已知导轨和金属杆均足够长，（）求:在t=6.0s时,回路中的感应电动势的大小;16如图所示，一边长L=0.2m，质量m1=0.5kg，电阻R=0.1的正方形导体线框abcd，与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m，磁感应强度B=2.5T，磁场宽度d2=0.3m，物块放在倾角=530的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数=0.5。现将物块由静止释放，经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动。（g取10m/s2，sin530=0.8，cos530=0.6）求：线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小？线框刚刚全部进入磁场时动能的大小？整个运动过程线框中产生的焦耳热为多少？1 解：（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即 则 （2）设cd中心为O，向c端偏转的粒子，当圆周轨迹与cd相切时偏离O最远，设切点为P，对应圆心O1，如图所示，则由几何关系得：向d端偏转的粒子，当沿sb方向射入时，偏离O最远，设此时圆周轨迹与cd交于Q点，对应圆心O2，如图所示，则由几何关系得：故金箔cd被粒子射中区域的长度NabcdSE370BO1MO2Q （3）设从Q点穿出的粒子的速度为v，因半径O2Q场强E，则vE，故穿出的粒子在电场中做类平抛运动，轨迹如图所示。沿速度v方向做匀速直线运动，位移沿场强E方向做匀加速直线运动，位移则由 得： 2（1）a端 最大 CABED（2）2.0 0.18 0.10 磁铁的机械能损失还有一部分是：纸带克服摩擦力做功；磁铁克服空气阻力做功；在电磁感应过程中存在电磁辐射。（只要答出其中任何一点，或其它合理答案即可得分）3解：（1）粒子射入磁场后做匀速圆周运动，有： （2分） 粒子至A点射出，由几何关系得：rR （1分） 由得：M12QO3vxyOO1AERO2Pv （1分）（2）如图所示，粒子射入磁场后，在磁场中以O2为圆心做匀速圆周运动，从P第一次点射出磁场，如图O O2P O1为边长为R的菱形，P O2平行于y轴，故粒子射出磁场后速度沿x轴正方向。 （3分） 由几何关系可得： 1120 （1分） xPRsin60 （2分）（3）粒子从O至P通过的路程： （1分） 粒子在P、Q间做匀速直线运动通过的路程： （1分） 粒子在电场中做匀变速直线运动： （1分）粒子在电场中通过的路程： （2分）粒子由P点第二次进入磁场，最终从M点离开磁场， O1 P O3M为边长为R的菱形，如图所示，由几何关系可得： 260 （1分） 粒子从P至M通过的路程： （1分） 粒子从射入磁场到最终离开磁场所通过的路程： （1分） 由以上各式得： （1分）4（1）当线框上边ab进入磁场，由于线框匀速运动，线框受力平衡，F+mg=Mg （2分） F=Mg- mg （1分）线圈中产生感应电流I，由楞次定律可知产生阻碍运动的安培力为F=BIl （2分）由公式 E=Blv （2分）由欧姆定律可得E=IR （2分）联立求解得 v= （1分） （2）由能量守恒可得产生电能为（5分）用其它方法得出正确结果同样给分。5D6解：（1）电子在两极板间的加速度a= （1分）通过金属板的时间t= （1分）对打在荧光屏上偏离点O2最远的粒有d=at2 （1分）有动能定理得：Ek=eU+mv2 （1分）联立解得：Ek= （1分） （2）由牛顿第二定律可知，qvB= （2分）代入数据解得 r=510-3m=8.710-3m （1分）如图所示，设恰好在荧光屏P上观察到亮点时，粒子偏转角为2，磁场区域的最大半径为R0，由几何关系可知tan2= ,tan= （2分）代入数据解得R0=510-3m （1分）则R应满足的条件R510-3m （1分）（3）交变电压的周期 T=，则t0=T电子通过金属