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力电综合题

力电综合题
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1、足够长的倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,一物体以v 0=6.4m/s 的初速度,从斜面底端向上滑行,该物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.8,如图所示。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g 取10m/s 2)

⑴求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间; ⑵求返回斜面底端时的速度; ⑶若仅将斜面倾角θ变为37°,其他条件不变,试求物体在开

始第1s 内的位移大小。(结果保留2位有效数字)

2、一学生住在N 层的高楼内. 他用弹簧秤竖直悬挂质量为m 的砝

码,乘电梯从地面到达第N 层,同时不断地观察弹簧秤示数的变

化,记下相应的数据和时间,最后画了如图所示的

v —t 图象.试根

据图回答:(已知重力加速度为g)

(1)在t 2—t 3阶段弹簧秤的示数是多大?

(2)楼层的平均高度是多少?

-1

3、如图所示,半径为R 的光滑半圆环轨道与高为10R 的光滑斜轨道放在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD 相连,水平轨道与斜轨道间有一段圆弧过渡.在水平轨道上,轻质弹簧被a 、b 两小球挤压,处于静止状态.

同时释放两个小球,a 球恰好能通过圆环轨道最高

点A ,b 球恰好能到达斜轨道的最高点B ,已知a 球质量为m ,重力加速度为g .求:

(1)a 球释放时的速度大小;

(2)b 球释放时的速度大小;

4、如图所示,质量为M=3.0kg 的小车静止在光滑的水平面上,AD 部分是表面粗糙的水平导轨,DC 部分是光滑的1/4圆弧导轨,整个导轨由绝缘材料做成并处于B=1.0T 的垂直纸面向里的匀强磁场中,今有一质量为m=1.0kg 的金属

块(可视为质点)带电量q=2.0×10-3

C 的负电,它以v 0 =8m/s 的速度冲上小车,当它将要过

D 点时,它对水平

导轨的压力为9.81N(g 取9.8m/s 2

)求:

(1)m 从A 到D 过程中,系统损失了多少机械能? (2)若m 通过D 点时立即撤去磁场,在这以后小车获得的最大速度是多少?

5、在场强为E = 100 v/m 的竖直向下匀强电场中有一块水平放置的足够大的接地金属板,在金属板的正上方,高为h = 0.8m 处有一个小的放射源放在一端开口的铅盒内,如图所示.

放射物以v 0 = 200m/s 的初速度向水平面以下各个方向均匀地释放质量为m = 2×10-15kg 、电量为q = +10-12

C 的带电粒子.粒子最后落在金属板上.不计粒子重力,试求: (1)粒子下落过程中电场力做的功; (2)粒子打在板上时的动能;

(3)计算落在金属板上的粒子图形的面积大小.(结果保留两位有效数字)

6、如图,水平放置的两平行金属板,板长L 0=10cm ,两极板间距d=2cm ,一束电子以v 0=4×107

m/s 的初速度从两板中央水平射入板间,然后从板间飞出射到距离板L=45cm ,宽D=20cm 的荧光屏上(不计重力,荧光屏中点

在两板间的中央线上,电子质量为0.91×10-30

kg ,电荷量e=1.6×10-19

C )。求:(1)若电子飞入两板前,是从静止开始经历了加速电场的加速,则该电场的电压为多大? (2)为了使带电粒子能射中荧光屏所有的位置,两板间所加的电压应取什么范围?

放射源

7、如图所示,细线长为L ,一端固定在0点,另一端系一质量为M ,带电量为+q 的小球,小球静止在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中,小球静止时细线与竖直线成60度角,现给小球一冲量使小球开始向上运动,能在竖直平面内做完整的圆周运动,若小球运动到最高点C 时,速度为V ,求:

(1)小球运动到最高点时,细线的拉力为多大? (2)所给冲量多大? (3)小球做圆周运动过程中所受的最小洛伦兹力为多大?

8、如图,在空间中存在匀强磁场,磁感应强度为B ,磁场方向垂直xOy 平面(纸面)向外,同时在x >0的空间中存在匀强电场,场强沿y 轴正方向.一带电量为+q 、质量为m 的带电粒子,以某一速度经过坐标原点O ,方向沿x 轴负方向,经过一定时间经过y 轴上y =L 处的P 点进入x >0的空间,并在x >0的空间中做匀速直线运动.若保持粒子经过坐标原点O 时的速度不变,而将x >0的空间中的匀强磁场撤去,匀强电场大小保持不变,方向变为沿y 轴负方向,粒子将经过x 轴上的Q 点。不计重力.求:

(1)粒子在坐标原点O 的速度大小, (2)粒子从P 点运动到Q 点的时间,

9、如图所示,一光滑的导轨宽为L,放置于竖直平面内,下端接有一电阻R,质量为m的金属棒ab沿导轨并保持水平自由下落,进入高为h、磁感应强度为B、

方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。设金属棒与导轨始终保持良好

接触,并且ab棒穿出磁场时的速度为进入磁场时速度的1/4。已知

ab棒最初距磁场上边界的距离为4h,棒及导轨电阻忽略不计,求:

(1)金属棒ab刚进入磁场时所受安培力大小和方向

(2)在金属棒下落过程中电阻R产生的热量Q

10、如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F作用下由静止开

始向左运动,经过5s线框被拉出磁场。测得金

属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示,

在金属线框被拉出的过程中。

⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻;

⑵写出水平力F随时间变化的表达式;

⑶已知在这5s内力F做功1.92J,那么在此过

程中,线框产生的焦耳热是多少?

11、(20分)如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上,两轨道之间的距离l=0.50m。轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,

两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。直轨道的右端处于竖Array直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中,磁场区域

的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合。现有一质量

m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左

边界s=2.0m处。在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用

下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结

果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高

点PP′。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,

且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=10m/s2,求:

⑴导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;

⑵导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;

⑶导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。

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