§ 物理寒假作业(一)答案
选择题:
实验题:
11、(1)R 1 (2分) (2)如图所示 (2分)
(3)如图所示 (2分) 1.5 (2分) 1.9 (2分) 偏小 (2分)
12、(1)(2分)F =qE =8×10-
4N
(2)(2分)U =Ed =8×103V (3)(3分)W =qU =1.6×10-
4J
13.解:(1)由2v qvB m R
=
解得:mv
R qB
=
轨迹如图
(2)粒子运动周期22R m
T v qB
ππ== 则粒子运动时间222
23
t T T πθπ-=
= 所以43m
t qB
π=
(3)由几何关系得:OA 2sin R θ==
OB 2cos mv R qB
θ==
所以粒子经过x 轴和y 轴时的坐标分别为,B(0,)mv qB
14.解:(1)由2B
E S kL t
∆=
⋅=∆ 由E I R
=
得2
kL I R
=
方向:由a 到b
(2)由于安培力F=BIL ∝B =
kt ∝t ,随时间的增大,安培力将随之增大.当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab 将开始向左移动.
这时有:2
kL kt L mg R
μ⋅⋅= 解得23
mgR
t k L
μ=
(3)由2
Q I Rt =
得222
3()kL mgR
Q R mgL R k L
μμ=⋅⋅=
§物理寒假作业(二) 答案
11、(1×1 22 (或22.0)
(2)1.5 0.78(0.70-0.80均给分)
计算题
12、(1)由图(乙)所示的U -I 图线知,电源的电动势E =4V ,内电阻r =短
I E =1Ω
(2)电路中的电流r R E I +==1A
路端电压U =IR =3V (3)电源的输出功率P =UI =3W
13、(1)粒子在x 轴方向上做匀速直线运动,所以粒子从M 运动到N 的时间为0
2d
t v =
粒子在y 轴方向上做初速度为零的匀加速直线运动,设其加速度为a ,则根据牛顿第二定律有 qE
a m
=
所以 22
112()22qE d d at m v ==⋅⋅
20
2mv E dq
=
(2)由题意可知,粒子在M 点所受洛仑兹力的方向沿y 轴负方向,根据左手定则可知,所加匀强磁场的方向为:垂直纸面向外。
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,设其半径为r ,由勾股定理得: 222(2)()d r d r +-= 所以 5
2
r d =
根据牛顿第二定律有 r
v m B qv 20
0=
所以 0
25mv B dq
=
14、
(1)线框中产生的感应电动势:0
20t L B S t B
t E =
⋅==∆∆∆φ∆
线框中产生的感应电流:0
2
0Rt L
B R E I =
=
(2)t 0时刻线框的速度:00at v =
在此过程中,安培力为0,拉力即为合外力,所以
拉力做的功:2
02202
121t ma mv W ==
(3)设线框离开磁场过程的时间为't ,则有:
202
1'at 't v L +=
解得:0't t =
(另一解不合符题意,舍去)
线框在离开磁场的过程中运动的速度:at v = 产生的感应电流:R Lv B I 0=
由牛顿第二定律得:ma IL B F =-0
解得:ma t R
a L B F +⋅=
220 (0t t ≤≤
§物理寒假作业(三) 答案
11.答案 (1)R 1 A 2 (2)电路图如解析图所示 (3)BD
解析 (1)本题滑动变阻器采用分压接法,通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器,但本题中如果选用R 2,则电路中的电流会超过R 2允许通过的最大电流,故滑动变阻器应当选择R 1.电流表A 1的量程太小,故电流表应当选择A 2.
(2)电路如右图所示,由于电压要从0开始测量,滑动变阻器用分压接法;因为灯泡的内阻比较小,电流表用外接法.
(3)随着通过小灯泡电压电流的增大,小灯泡消耗的功率增大,小灯泡的电阻也增大,由P =U 2
R 知B
图正确,由P =I 2R 知D 图正确.
计算题
12、答案 5s
解析
导线恰要离开斜面时受力情况如图.
由平衡条件,得:F =mg
tan37°.①
而F =IlB .
②
B =
0.4t ③
代入数据解①②③即得: t =5s.
13、(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设运动的加速度为a ,
由牛顿运动定律得:qE =
ma (1分)得:Eq
a m
=
(1分) 设粒子出电场、入磁场时速度的大小为v ,此时在y 轴方向的分速度为v y ,粒子在电场中运动的时间t ,则有v y =at (1分) 0
l
t v =
(1分) 依题意:
tan
y v v θ==1(1分)
得:0v =
(1分) (2)粒子进入磁场时的速度为:
0v ==(1分) v =
(1分) (3)粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动,则有:
2mv Bqv R =(2分),得:mv R qB
= (1分)
由图中的几何关系可知,要使粒子穿越磁场区域,磁场的宽度应满足的条件为:
d ≤R (1+cos45° ) (2分)
结合已知条件,解以上各式可得d ≤
1分)
14、(15分) 解析:(1)线圈进入磁场时匀速,有mg F =安 (2分) 且1F BI L =安 (1分) 所以1mg
I BL
=
(1分) 方向:逆时针 (1分) (2)在线圈离开磁场的过程中:q I t =⋅∆ (2分)
又E
t I R R
φ∆∆== (2分)
所以:2
BL q R R
φ∆== (1分) (3)线圈刚进入磁场时:10E BLv = (1分)
而:11E
I R
= (1分)
所以,线圈刚进入磁场时的速度022mgR
v B L
= (1分)
从线圈完全进入磁场到线圈下边缘刚离开磁场的过程中,线圈做匀加速运动
所以:22
02v v gL -= (1分)
所以:v = (1分)
§物理寒假作业(四) 答案
选择题
实验题
11、 2.10V 4.2Ω
计算题 12、
解析:(1)回路中产生的感应电动势0E BLv = 代入数据解得1V E = (2)电路中的电流2A E
I R r
=
=+ R 上消耗的电功率2
0.8W P I R ==
(3)使导线保持匀速直线运动,外力F 应等于导体棒所受的安培力。
力F 的大小1N F BIL == 力F 的大小的方向水平向右。
13、(1)1V (2)3.2V
14、(1)若粒子的速度小于某一值v 0时,则粒子不能从BB ′ 离开区域Ⅰ,只能从AA ′边离开区域Ⅰ,
无论粒子速度大小,在区域Ⅰ中运动的时间相同,轨迹如图所示(图中只画了一个粒子的轨迹)。
粒子在区域Ⅰ内做圆周运动的圆心角为1ϕ=240o ,运动时间T t 3
2
0= 又 qB
m
T π2= 解得
6103
10⨯=m q C/kg 或6
103.3⨯ C/kg (2)当粒子速度为v 0时,粒子在区域I 内的运动轨迹刚好与BB ′边界相切,此时有
R 0+R 0sin ︒30= d 又0
2
00R mv B qv =
得60103
2
⨯=
v m/s (1分
) 当粒子速度为v 1时,刚好垂直边界BB ′射出区域Ⅰ,此时轨迹所对圆心角φ2=300,有R 1sin φ2 = d
又1
2
1
1R mv B qv = 得v 1 =2×106m/s
(3)区域I 、Ⅱ宽度相同,则粒子在区域I 、Ⅱ中运动时间均为
8
t 穿过中间无磁场区域的时间为51
1==v d
t ×10-7s 则粒子从O 1到DD ′所用的时间t =4
0t +t 1 =1.5×10-6
s。