5.(★★★★)某空間存在著一個變化的電場和一個變化的磁場,電場方向向右(如圖17-12(a)中由B到C的方向),電場變化如圖(b)中E-t圖象,磁感應強度變化如圖(c)中B-t圖象.在A點,從t=1 s(即1 s)開始,每隔2 s,有一個相同的帶電粒子(重力不計)沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出,恰能擊中C點,若
且粒子在AC間運動的時間小于1 s,求
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圖17-12
(1)圖線上E0和B0的比值,磁感應強度B的方向.
(2)若第1個粒子擊中C點的時刻已知為(1+Δt)s,那么第2個粒子擊中C點的時刻是多少?
4.
(★★★★)帶電量為q的粒子(不計重力),勻速直線通過速度選擇器F0(電場強度為E,磁感應強度為B1),又通過寬度為l,磁感應強度為B2的勻強磁場,粒子離開磁場時速度的方向跟入射方向間的偏角為θ,如圖17-11所示.試證明:入射粒子的質量m=
.
3.(★★★★)如圖17-10所示,在水平正交的勻強電場和勻強磁場中,半徑為R的光滑絕緣豎直圓環(huán)上,套有一個帶正電的小球,已知小球所受電場力與重力相等,小球在環(huán)頂端A點由靜止釋放,當小球運動的圓弧為周長的幾分之幾時,所受磁場力最大?
2.
(★★★)如圖17-9所示,帶電液滴從h高處自由落下,進入一個勻強電場和勻強磁場互相垂直的區(qū)域,磁場方向垂直紙面,電場強度為E,磁感應強度為B.已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動,則圓周運動的軌道半徑R=_________.
綜合上述[案例探究]例析,可以看出:要正確、迅速解答帶電粒子在復合場內運動類問題,首先必須弄清物理情境,即在頭腦中再現客觀事物的運動全過程,對問題的情境原型進行具體抽象.從而建立起正確、清晰的物理情境.其二,考生應對物理知識有全面深入的理解.其三,熟練掌握運用數學知識是考生順利解決物理問題的有效手段.
這里所說的復合場是指重力場、電場、磁場并存的復合場,分析方法和力學問題的分析方法基本相同,不同之處就是多了電場力和磁場力,其思路、方法與解題步驟相同,因此在利用力學的三大觀點(動力學、能量、動量)分析的過程中,還要注意:
(1)洛倫茲力永遠與速度垂直、不做功
(2)重力、電場力做功與路徑無關,只由初末位置決定,當重力、電場力做功不為零時,粒子動能變化.因而洛倫茲力也隨速率的變化而變化,洛倫茲力的變化導致了所受合外力變化,從而引起加速度變化,使粒子做變加速運動.
●殲滅難點訓練
1.(★★★)如圖17-8所示是等離子體發(fā)電機的示意圖,磁感應強度為B,兩極間距離為d,要使輸出電壓為U,則等離子的速度v為_________,a是電源的________極.
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圖17-8 圖17-9
帶電粒子在復合場中的運動的命題,集中融合力學、電磁學等知識,其特點構思新穎、綜合性強,突出考查考生對物理過程和運動規(guī)律的綜合分析能力、運用數學知識解決物理問題的能力及空間想象能力.
7.(★★★★★)發(fā)電機輸出功率為100 kW,輸出電壓是250 V,用戶需要的電壓是220 V,輸電線電阻為10 Ω.若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:
(1)在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數比.
(2)畫出此輸電線路的示意圖.
6.
(★★★★★)如圖18-8,已知n1∶n2=4∶3,R2=100 Ω,變壓器沒有功率損耗,在原線圈上加上交流電壓U1=40 sin100πtV,則R2上的發(fā)熱功率是________W.若R3=25
Ω,發(fā)熱功率與R2一樣,則流過原線圈的電流I1和流過R3的電流I3之比為________.
5.(★★★★★)如圖18-7所示,理想變壓器原、副線圈匝數n1∶n2∶n3=3∶2∶1,副線圈Ⅱ上接有“8 V,8 W”的燈泡L1、L2,副線圈Ⅲ上接有“6 V,9 W”的燈泡L3、L4,原線圈上接有電阻R1=3 Ω,當a、b兩端接交變電源后,L1、L2正常發(fā)光,則交變電源的輸出功率為
A.24 W B.34 W C.36 W D.72 W
4.(★★★★)如圖18-6所示,變壓器的原、副線圈的匝數比一定,原線圈的電壓為U1時,副線圈的輸出電壓為U2,L1、L2、L3為三只完全相同的電燈,開始時,電鍵K開啟,然后當電鍵K閉合時
A.電壓U1不變,U2變大
B.電燈L1變亮,L2變暗
C.電燈L1變暗,L2變亮
D.原線圈中的電流變大
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