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1、计算题 如图所示,虚线上方有场强为E的匀强电场,方向竖直向下,虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab是一根长为L的绝缘细杆,沿电场线放置在虚线上方的场中,b端在虚线上.将一套在杆上的带正电的小球从a端由静止释放后,小球先做加速运动,后做匀速运动到达b端.已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数μ=0.3,小球重力忽略不计,当小球脱离杆进入虚线下方后,运动轨迹是半圆,圆的半径是L/3,求带电小球从a到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值.
参考答案:
本题解析:小球在沿杆向下运动时,受力情况如图所示:

在水平方向:N="qvB" ,所以摩擦力f=μN=μqvB
当小球做匀速运动时:qE=f=μqvbB? (2分)
小球在磁场中做匀速圆周运动时,
又
,所以
? (4分)
小球从a运动到b的过程中,由动能定理得:
?(2分)
而
?(2分)
所以
则
? (2分)

本题难度:一般
2、实验题 如图所示,在直角坐标系O-xyz中存在磁感应强度为
、方向竖直向下的匀强磁场,在(0,0,h)处固定一电量为+q(q>0)的点电荷,在xOy平面内有一质量为m(m未知),电量为-q的微粒绕原点O沿图示方向作匀速圆周运动。若微粒的圆周运动可以等效为环形电流,求:

(1)若已知+q与-q的连线与z轴的夹角θ和静电力常量k,则此微粒所受的库仑力多大
(2)此微粒作匀速圆周运动的角速度ω;
(3)等效环形电流的电流强度I(已知重力加速度为g)。
参考答案:(1)
(2)
(3)
本题解析:(1)(6分)该微粒受到的库仑力FE:
(2分),
(2分),
? (2分)。

(2)(8分)
,
,由几何关系
?(2分),微粒沿在z轴方向上受力平衡
?(2分),微粒在xoy平面内做圆周运动
?(2分),联立,解得
,解得
(2分),
(3)(5分)微粒圆周运动的周期
(2分),等效电流强度
?(3分)
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,L1和L2是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器。若已知甲的变压比为1000:1,乙的变流比为100:l,并且已知加在电压表两端的电压为220V,通过电流表的电流为10A,则输电线的输送功率为(?)?

A.2.2×103W
B.2.2×10-2W
C.2.2×l08W
D.2.2×104W
参考答案:C
本题解析:依题输送电压为2.2×l05V,输送电流为1×103V
本题难度:简单
4、计算题 xOy平面为一光滑水平面,在x>0、y>0的空间区域内有平行于xOy平面的匀强电场,场强大小为100 V/m;在x>0、y<3 m的区域内同时有垂直于xOy平面的磁场。一质量m=10-6 kg、电荷量q=2×10-7 C的带负电粒子从坐标原点O以一定的初动能入射,在电场和磁场的作用下发生偏转,到达(4,3)点时,动能变为初动能的0.2倍,速度方向平行于y轴正方向。最后,粒子从y轴上y=5 m的M点射出电场,动能变为初动能的0.52倍,求:
(1)OP连线上与M点等电势的点的坐标。
(2)粒子由P点运动到M点所需的时间。

参考答案:解:(1)设粒子在P点时的动能为Ek,则初动能为5Ek,在M点的动能为2.6Ek。由于洛伦兹力不做功,粒子从O点到P点和从P点到M点的过程中,电场力做的功分别为一4Ek和1.6Ek,O点和P点及M点的电势差分别为:


由几何关系得OP的长度为5m,沿OP方向电势每米下降
。设OP连线上与M点电势相等的点为D,则:OD=3 m
OP与x轴的夹角
D点的坐标为xD=3cosα=2.4 m,YD=3sinα=1.8 m
(2)过P点作PN垂直于x轴,N为垂足,由几何关系可得△MOD与△PON全等,故MD⊥OP。电场方向与等势线MD垂直,即电场沿OP方向

设粒子在P点的速度大小为v,在由O点运动到P点的过程中满足qE·OP=4Ek=2mv2
粒子在由P运动到M的过程中,在垂直电场方向不受外力,做匀速直线运动,其速度大小为:v⊥=vcosα
运动的距离s=4 m
本题解析:
本题难度:困难
5、计算题 如图所示,质量M=0.01kg的导体棒ab,垂直放在相距l=0.1m的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角
=30°,并处于磁感应强度大小B=5T、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。左侧是水平放置的平行金属板,它的极板长s=0.1m,板间距离d=0.01m。定值电阻R=2Ω,Rx为滑动变阻器的阻值,不计其它电阻。

(1)调节Rx=2Ω,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v
(2)改变Rx ,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量m=10-8kg、电量q=10-4C的带正电的粒子从两金属板中央左侧以v0=103 m/s水平射入,(不计粒子的重力),若它恰能从下板右边缘射出,求此时的Rx.
参考答案:(1)0.1A,0.8m/s(2)
本题解析:(1)根据受力分析可得:
?(3分)
(3分)
(2)根据牛顿第二定律可得:
。
(3分)
点评:由电磁感应定律求电动势
、闭合电路欧姆定律求电流
,由导体棒受力平衡求速度,由带电粒子的匀速通过电容器求电压,结合闭合电路求速度.
本题难度:简单