廣東揭東登崗中學2009屆高三物理下學期課堂講與練之（二）03.18
1.(11分)在開展研究性學習的過程中，某同學設計了一個利用線圈測量轉輪轉速的裝置，如圖所示：在輪子的邊緣貼上小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數據采集器和電腦(即DIS實驗器材)。如果小線圈的面積為
，圈數為
匝，小磁體附近的磁感應強度最大值為
，回路的總電阻為
，實驗發現，輪子轉過
角，小線圈的磁感應強度由最大值變為零。因此，他說“只要測得此時感應電流的平均值
，就可以測出轉輪轉速的大小�！闭埬氵\用所學的知識，通過計算對該同學的結論作出評價。
參考解答：1.(11分)設轉輪的角速度、轉速分別為
、
，輪子轉過
角所需時間為
，通過線圈的磁通量的變化量為
，線圈中產生的感應電動勢的平均值為：
…………①1分
根據法拉第電磁感應定律有：
…………②2分
由閉合電路歐姆定律可知：感應電流的平均值：
…………③2分
又因為：
…………④2分
聯立①②③④式，得：
………2分
由此可見，該同學的結論是正確的。……2分
2.（18分）某塑料球成型機工作時，可以噴出速度
的塑料小球，已知噴出的每個小球的質量
，并且在噴出時已帶了
的電荷量。如圖所示：小球從噴口飛出后，先滑過長
的水平光滑的絕緣軌道，而后又過半徑
的圓弧形豎立的光滑絕緣軌道。今在水平軌道上加上水平向右的電場強度大小為
的勻強電場，小球將恰好從圓弧軌道的最高點
處水平飛出；若再在圓形軌道區域加上垂直紙面向里的勻強磁場后，小球將恰好從圓弧軌道上與圓心等高的
點脫離軌道，最后落入放在地面上接地良好的金屬容器內，
，求：
（1）所加電場的電場強度；
（2）所加磁場的磁感應強度
？
參考解答：2.（1）設小球在點的速率為
，只加電場時，小球從點飛出，表示在點時由重力提供向心力，則：
………①（3分）
在水平軌道上，對小球由動能定理得：
………②（4分）
聯立①②兩式，解得：
………③（2分）
（2）設小球在點的速率為
，在N點時，表示小球受到的洛侖茲力剛好提供向心力，則：
………④（3分）
選N點為零勢能面，從點到點，由動能定理可得：
………⑤（4分）
聯立①④⑤解得：
………⑥（2分）
說明：用其它解法的，只要科學合理，均可得分。
3.（18分）豎直放置的平行金屬板M、N相距
，板間有垂直向下的勻強磁場，磁感應強度
，極板按如圖所示的方式接入電路。足夠長的、間距為
的光滑平行金屬導軌CD、EF水平放置，導軌間有垂直向里的勻強磁場，磁感應強度也為
。電阻為
的金屬棒ab垂直導軌放置且與導軌接觸良好。已知滑動變阻器的總阻值為
，滑片P的位置位于變阻器的中點。有一個質量為
、電荷量為
的帶電粒子，從兩板中間左端沿中心線水平射入場區。不計粒子重力。
（1）若金屬棒ab靜止，求粒子初速度
多大時，可以垂直打在金屬板上？
（2）當金屬棒ab以速度
勻速運動時，讓粒子仍以相同初速度射入，而從兩板間沿直線穿過，求金屬棒ab運動速度的大小和方向。
參考解答：3.（1）金屬棒ab靜止時，粒子在磁場中做勻速圓周運動，設軌跡半徑為
，則
………①（2分）
垂直打在金屬板上，則
………②（2分）
有①②式可解得：
………③（2分）
（2）當金屬棒ab勻速運動時，感應電動勢：
………④（2分）
由電路知識可知，板間電壓：
………⑤（2分）
粒子沿直線穿過板間，則粒子受電場力、洛侖茲力平衡，做勻速直線運動，則：
………⑥（2分）
由③④⑤⑥式解得：
………⑦（2分）
由左手定則知，粒子所受洛侖茲力方向垂直M板，故粒子所受電場力應該垂直于N板，由右手定則知，ab棒應水平向右運動。………（4分）
4．（17分）我國執行載人航天飛行的神州七號飛船于
、遠地點為B的橢圓軌道,在點實施變軌后,再進入預定圓軌道,如右圖所示：已知飛船在預定圓軌道上飛行圈所用時間為
,近地點距地面高度為
,地球表面重力加速度為
,地球半徑為
。求：
（1）飛船在近地點的加速度
為多大?
（2）遠地點距地面的高度
為多少?
參考解答：4．（17分）(1)設飛船在近地點的加速度為，則由牛頓第二定律可得：
…………①（2分）
在地球表面附近，衛星所受的重力與萬有引力相等：
…………②（3分）
由萬有引力公式可得：
…………③（3分）
由①②③式可解得：
…………2分）
(2)由題意可知：飛船在圓軌道上飛行時的周期
…………④（2分）
由萬有引力和向心力公式可得：
…………⑤（3分）
在地球表面附近，衛星所受的重力與萬有引力相等：…………⑥（3分）
由④⑤⑥式可解得：
…………⑦（2分）
5．（17分）如圖所示：真空中有一以
為圓心、半徑為
的圓柱形勻強磁場區域，磁場的磁感應強度大小為、方向垂直紙面向里，在
的范圍內，有方向向左的勻強電場，電場強度大小。從O點向不同方向發射速率相同的質子，質子的運動軌跡均在紙面內，已知質子的電量為
，質量為
，質子在磁場中的偏轉半徑也為，不計重力及阻力作用。求：
（1）質子進入磁場時的速度大�。�
（2）速度方向沿x軸正方向射入磁場的質子，到達y軸所需的時間；
（3）速度方向與x軸正方向成
角（如圖中所示）射入磁場的質子，到達y軸時的位置坐標？
 |
參考解答：5．（17分）（1）質子射入磁場后做勻速圓周運動，洛侖茲力提供向心力：
…………①（2分）
由式可解得：
…………②（1分）
(2)質子沿x軸正方向射入磁場，經
圓弧后以速度
垂直于電場方向進入電場，因為：
…………③（1分）
所以質子在磁場中的運動時間為：
…………④
質子進入電場后做類平拋運動，沿電場方向運動r后到達y軸，因此有：
…………⑤（2分）
故所求時間為：
…………⑥（2分）
（3）質子在磁場中轉過120o角后從P點垂直電場方向進入電場，如圖所示，質子出P點后先做一小段距離的勻速直線運動。設質子在電場中運動到達y軸所需時間為
，則由運動學知識可得：
…………⑦（2分）
由幾何知識可得：
…………⑧（1分）
由⑦⑧二式可解得：
…………⑨（2分）
在y軸方向質子做勻速直線運動，因此有：
…………⑩（2分）
所以質子到達y軸的位置坐標為：
（2分）
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區 | 電信詐騙舉報專區 | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區 | 涉企侵權舉報專區
違法和不良信息舉報電話：027-86699610 舉報郵箱：58377363@163.com