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1、計(jì)算題押題練(一)
1.如圖甲所示,水平虛線下方有垂直于紙面方向的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,規(guī)定磁場方向垂直于紙面向里為正,相鄰邊長分別為L、2L的單匝長方形導(dǎo)體閉合線框用細(xì)線懸掛,線框一半位于磁場內(nèi),力傳感器記錄了細(xì)線拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙,設(shè)重力加速度為g,圖乙、圖丙中B0、F0、T是已知量。求:
(1)0~T時(shí)間內(nèi)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢E、線框的質(zhì)量m和電阻R。
(2)0~T時(shí)間內(nèi)通過線框?qū)Ь€某截面的電量q。
(3)若某時(shí)刻起磁場不再變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B0,剪斷細(xì)線,結(jié)果線框在上邊進(jìn)入磁場前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),求線框從開始下落到上邊剛到虛線位置過
2、程中產(chǎn)生的電熱Q。
解析:(1)0~T時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢
E==,
t=0時(shí)對(duì)線框分析F0=FA+mg,t=T時(shí),F(xiàn)=0,
則FA=mg,F(xiàn)A=B0IL,
I=,R=,m=。
(2)0~T時(shí)間內(nèi)通過線框?qū)Ь€截面電量q=It,q=。
(3)線框在上邊進(jìn)入磁場前已做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)線框的速度為v,對(duì)線框FA′=LB0,且FA′=mg,
線框從始下落到上邊剛到虛線位置過程中產(chǎn)生的電熱,Q=mgL-mv2,
解得:Q=-。
答案:(1) (2)
(3)-
2.如圖所示,質(zhì)量相同的都為m的A、B兩小球用輕桿連接,桿長為L,光滑的豎直墻壁和水平面交于O點(diǎn),水平面上P點(diǎn)左側(cè)
3、粗糙,B球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,P點(diǎn)及P點(diǎn)右側(cè)光滑,OP=0.6L。將B球置于P點(diǎn),A球倚墻壁上,此時(shí)對(duì)B施加水平向左的力F,保持A、B靜止,已知重力加速度為g。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)
(1)求當(dāng)B靜止在桿與豎直方向成θ=37的P點(diǎn)時(shí),對(duì)B施加水平力的大小F。
(2)改變水平推力F的大小,使得B緩慢向左移動(dòng)至O點(diǎn),求B球從P點(diǎn)移至O點(diǎn)過程中力F所做功W。
(3)若B球在P點(diǎn)位置時(shí)撤去推力F,此刻B球加速度大小為a1,求撤去外力瞬間A球加速度大小a2和以后運(yùn)動(dòng)過程中A球離開墻壁時(shí)刻A球加速度大小a3。
解析:(1)設(shè)B球在P點(diǎn)時(shí)桿AB與豎直方向的夾角為θ,根
4、據(jù)幾何關(guān)系可得:
sin θ==0.6
解得:θ=37;
以B球?yàn)檠芯繉?duì)象進(jìn)行受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可得:F=Tsin θ
以A球?yàn)檠芯繉?duì)象,豎直方向根據(jù)平衡條件可得:Tcos θ=mg
聯(lián)立解得:F=mgtan θ=0.75 mg。
(2)以整體為研究對(duì)象,B球?qū)Φ孛娴膲毫κ冀K等于2mg,根據(jù)功能關(guān)系可得力F做的功為:
W=μ2mg0.6L+mgL(1-cos θ)
解得:W=(1.2μ+0.2)mgL。
(3)若B球在P點(diǎn)位置時(shí)撤去推力F,此刻B球加速度大小為a1,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解可得:
a1sin θ=a2cos θ
解得:a2=0.75a1;
以后運(yùn)
5、動(dòng)過程中,當(dāng)A球離開墻壁時(shí)刻桿對(duì)A球的作用力為零,此時(shí)A球只受重力,故A球加速度大小a3=g。
答案:(1)0.75mg (2)(1.2μ+0.2)mgL
(3)0.75a1 g
3.如圖所示,在豎直虛線PQ左側(cè)、水平虛線MN下方有范圍足夠大的豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,電場的電場強(qiáng)度大小為E,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B未知,在距離MN為h的O點(diǎn)將帶電小球以v0=的初速度向右水平拋出,小球在MN的下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g。
(1)求帶電小球的比荷,并指出小球的帶電性質(zhì);
(2)若小球從O點(diǎn)拋出后最后剛好到達(dá)PQ上與O點(diǎn)等高的O1點(diǎn),求OO1間最小距離s及對(duì)應(yīng)磁場
6、的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大??;
(3)已知磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,若撤去電場,小球從O點(diǎn)拋出后,在磁場中運(yùn)動(dòng)過程距離MN的最大距離為d(該點(diǎn)在PQ左側(cè)),求小球運(yùn)動(dòng)經(jīng)過此點(diǎn)時(shí)加速度a的大小。
解析:(1)因?yàn)樾∏蛟贛N下方的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)
所以mg=qE,=,粒子帶正電。
(2)小球從O點(diǎn)拋出做類平拋運(yùn)動(dòng),x=v0t,h=gt2
vy=gt,vy=,v==2,
tan θ=,θ=45,
s=2x-R,s最小時(shí)R最大,
磁場的磁感強(qiáng)度最小值為B0時(shí),
s=2x-R=2R,得R==2h(2-)
小球在MN下方的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB=m,
R=,
B0=,s=4(2-)h。
(3)若撤去電場,小球從O點(diǎn)拋出后,在磁場中運(yùn)動(dòng)過程距離MN的最大距離為d,
mg(h+d)=mv12-mv02
qv1B1-mg=ma,
a=gB1-g。
答案:(1) 正電 (2)4(2-)h
(3)gB1-g
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