物理練習(xí)高二上.doc

力電測(cè)量類試題賞析四川省仁壽縣鐘祥中學(xué)梁勇 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。應(yīng)用一、測(cè)物體的質(zhì)量例1在科技活動(dòng)中某同學(xué)利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量，如圖所示，為電子秤的原理圖，托盤和彈簧的電阻與質(zhì)量均不計(jì)?；瑒?dòng)變阻器的滑動(dòng)端P通過一水平絕緣輕桿與彈簧上端連接，當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí)，電壓表示數(shù)為零。設(shè)變阻器的總電阻為R，總長(zhǎng)度為l，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，限流電阻的阻值為R0，彈簧勁度系數(shù)為k，不計(jì)一切摩擦和其他阻力，電壓表為理想電壓表，當(dāng)托盤上放上某物體時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，求：此時(shí)稱量物體的質(zhì)量。解析：設(shè)托盤上放上質(zhì)量為m的物體時(shí)，彈簧的壓縮量為x，由題設(shè)知： mg=kx，則x= 由全電路歐姆定律知： I= U=IR=I 聯(lián)立求解得： 應(yīng)用二、測(cè)物體的加速度例2如圖所示是一種懸球式加速度儀。它可以用來測(cè)定沿水平軌道做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的列車的加速度。m是一個(gè)金屬球，它系在細(xì)金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為l的電阻絲，其阻值為R金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)。電阻絲的中點(diǎn)C焊接一根導(dǎo)線。從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計(jì))。圖中虛線OC與AB相垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓恒為U的直流穩(wěn)壓電源上。整個(gè)裝置固定在列車中使AB沿著車前進(jìn)的方向。列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)。當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬線將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小。求：(1)當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試寫出加速度a與角的關(guān)系及加速度a與電壓表讀數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2)這個(gè)裝置能測(cè)得的最大加速度是多少？解析：(1)小球受力如圖所示。由牛頓定律得：a=gtan設(shè)細(xì)金屬絲與豎直方向夾角為時(shí)，其與電阻絲交點(diǎn)為D，CD間的電壓為，則，故得（2）因CD間的電壓最大值為U/2，即Umax=U/2，所以amax=g。例3“加速度計(jì)”作為測(cè)定物體加速度的儀器，已被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、潛艇、導(dǎo)彈、航天器等裝置的制導(dǎo)中，如圖所示是“應(yīng)變式加速度計(jì)”的原理圖。支架A、B固定在待測(cè)系統(tǒng)上，滑塊穿在A、B間的水平光滑桿上，并用輕彈簧固接于支架A上，其下端的滑動(dòng)臂可在滑動(dòng)變阻器上自由滑動(dòng)。隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運(yùn)動(dòng)，滑塊相對(duì)于支架發(fā)生位移，并通過電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從1、2兩接線柱輸出。已知滑塊質(zhì)量為m，彈簧勁度系數(shù)為k，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，滑動(dòng)變阻器總阻值R=4r，有效總長(zhǎng)度為L(zhǎng)。當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=04E，取AB方向?yàn)閰⒖颊较?。?）寫出待測(cè)系統(tǒng)沿AB方向做變速運(yùn)動(dòng)的加速度a與1、2兩接線柱間的輸出電壓U間的關(guān)系式。（2）確定該“加速度計(jì)”的測(cè)量范圍。解析：(1)設(shè)待測(cè)系統(tǒng)沿AB方向有加速度a，則滑塊將左移x，滿足kx=ma，此時(shí)U0-U=，而R=故有 a=(2)當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)靜止時(shí)，滑動(dòng)臂P位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，且1、2兩接線柱輸出的電壓U0=04E，故輸出電壓的變化范圍為0U2U0，即0U08E，結(jié)合（1）中導(dǎo)出的a與U的表達(dá)式，可知加速度計(jì)的測(cè)量范圍是-a。應(yīng)用三、測(cè)物體的角速度例4角速度計(jì)可測(cè)量飛機(jī)、航天器等的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)OO/轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A發(fā)生位移并輸出電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、航天器等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信號(hào)源。已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為K、自然長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)度為。電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn)。請(qǐng)導(dǎo)出當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出電壓U和的函數(shù)式。解析：對(duì)A進(jìn)行受力分析，設(shè)當(dāng)角速度為時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了，對(duì)A用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)列方程：彈簧的伸長(zhǎng)量剛好是滑片P向右滑動(dòng)的距離，此時(shí)分壓整理兩式得： 應(yīng)用四、測(cè)物體的受力例5某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)力的裝置，其原理如圖所示，迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相接，穿在光滑的金屬桿上。彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k=1300N/m，自然長(zhǎng)度L0=05m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風(fēng)板面積S=05m2，工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來的方向。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連，右端導(dǎo)線接在N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值R=1，電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻r=05。合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，電壓表的示數(shù)U1=30V；如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=20V，求：金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻；此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；若風(fēng)（運(yùn)動(dòng)的空氣）與迎風(fēng)板作用后速度變?yōu)榱?，已知裝置所在處的空氣密度為13kg/m3，求風(fēng)速為多大？解析：設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1，風(fēng)吹時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得無風(fēng)時(shí)： 得 所以金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻 有風(fēng)時(shí)： 得 此時(shí)，彈簧長(zhǎng)度 壓縮量 由平衡得此時(shí)風(fēng)力： 由動(dòng)量定理得： 得 應(yīng)用五、測(cè)物體的位移例6傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用。如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器演示位移傳感器的工作原理如圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是( )A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)解析：由全電路歐姆定律知，無論M是否運(yùn)動(dòng)，電路中均有電流，且大小不變。由部分電路歐姆定律知，M不動(dòng)時(shí)，電壓表有讀數(shù)；M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，故選B。2009-06-22人教網(wǎng)一道易錯(cuò)力學(xué)題的多種解法重慶市豐都中學(xué)校付紅周題目：如圖所示，質(zhì)量為的物體A靜止放在臺(tái)秤上，秤盤B的質(zhì)量為，彈簧本身的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)K=800N/m，臺(tái)秤放在水平面上。現(xiàn)給A施加一個(gè)豎直向上的力F，使A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知力F在02s內(nèi)為變力，02s后為恒力，求的最大值和最小值。典型錯(cuò)解一：F在02s內(nèi)為變力，02s后為恒力，則02s時(shí)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，物體勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為，則x=由平衡條件x=解得=75剛開始力最小=()=(105+15)75N=90N02秒后，力最大，=105(10+75)N=18375N錯(cuò)解原因：認(rèn)為02s后變?yōu)楹懔?，彈簧就恢?fù)原長(zhǎng)，托盤對(duì)物體就沒有彈力，這是錯(cuò)解的原因。分析托盤的受力，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，托盤的速度為0，在托盤重力的作用下托盤要加速下降，而物體的速度還在均勻增加，因此，這不是物體和托盤分離的臨界條件。對(duì)托盤而言，當(dāng)彈簧的彈力等于盤重時(shí)，托盤受的合力為0，此時(shí)托盤的速度最大，這是托盤的平衡位置，之后托盤做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所以在彈簧伸長(zhǎng)到原長(zhǎng)時(shí)物體與托盤已分離。典型錯(cuò)解二：物體A勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)02s時(shí)，托盤對(duì)物體A的彈力為零，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量：X=013由X=得=N=105(10+)N=1739N錯(cuò)解原因：認(rèn)為在彈簧的彈力等于托盤重力時(shí)，托盤對(duì)物體析彈力為0，此時(shí)托盤與物體分離，拉力F最大，這是錯(cuò)解的原因。其實(shí)，當(dāng)彈簧的彈力等于托盤的重力時(shí)，托盤的加速度為零，而物體的加速度不為零，這時(shí)物體與托盤也已經(jīng)分離，也就是說在彈簧的彈力還大于托盤重力時(shí)，托盤向上的加速度就小于物體向上的加速度。物體與托盤在這之前就開始分離。但這種認(rèn)識(shí)比上種要深刻一些。以上兩種錯(cuò)解是對(duì)此題的過程分析不清楚，沒有找到臨界狀態(tài)的條件，對(duì)物體A和托盤B的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程沒有正確認(rèn)識(shí)，在頭腦中沒有建立起物體運(yùn)動(dòng)的正確圖景，加強(qiáng)過程的分析是正確求解此題的關(guān)鍵。物體的運(yùn)動(dòng)過程和物盤分離的臨界條件是什么呢？隨著彈力的逐漸的減小，上面的拉力在逐漸增大，當(dāng)彈簧的彈力減小到它和托盤的重力的合力使托盤產(chǎn)生的加速度剛好等于拉力F與物體重力的合力產(chǎn)生的加速度相等時(shí)物體就與托盤分離，此時(shí)拉力F最大，因此物體與托盤分離時(shí)托盤受兩個(gè)力，物體也受兩個(gè)力，它們產(chǎn)生的加速度相等時(shí)托盤對(duì)物體就沒有彈力，即托盤對(duì)物體的彈力為零時(shí)，物體與托盤開始分離。這時(shí)拉力最大。這才是分離的臨界條件。那么怎樣正確求解此題呢？正解一：運(yùn)動(dòng)學(xué)求解在力F的作用下，A和B開始有共同的加速度，02s前托盤對(duì)A有支持力，且支持力隨彈簧伸長(zhǎng)量的變化而變化，當(dāng)經(jīng)過02秒時(shí)，托盤對(duì)A的支持力為0，此時(shí)A和B仍有共同的加速度，說明此時(shí)，彈簧沒有伸到原長(zhǎng)，也沒有伸長(zhǎng)，此時(shí)彈簧對(duì)托盤的支持力大于托盤重量，臨界條件就是托盤對(duì)A的支持力為0，02s時(shí)盤對(duì)物A的支持力為0，此時(shí)F最大對(duì)盤：靜止時(shí) 剛起動(dòng)時(shí)，F(xiàn)最小 =()=72N物體A與托盤分離時(shí)，F(xiàn)最大，解法二：隔離法和整體法對(duì)物體A，由牛頓第二定律對(duì)盤和A， 得而 =()=72N解法三：隔離法對(duì)盤 A與B分離前，A和B有共同加速度時(shí)盤對(duì)物的支持力為0，F(xiàn)為恒力由牛頓第二定律即解之剛起動(dòng)時(shí)，F(xiàn)最小 =()=72N 后最大2009-06-22人教網(wǎng)應(yīng)用牛頓第二定律解題的科學(xué)探究山東陽信二中崔金磊付治華在許多高一學(xué)生的眼中，物理學(xué)科就是一個(gè)字難，經(jīng)常抱怨整天埋藏在物理題海之中，還是學(xué)不好。其實(shí)要學(xué)好物理，筆者認(rèn)為必須從眾多的題目中解脫出來，掌握最基本的解題方法，以不變應(yīng)萬變，這樣學(xué)起物理來，會(huì)事半功倍。在教學(xué)過程之中，我與同學(xué)們共同探究出了應(yīng)用牛頓第二定律解題的基本方法，我們把具體的解題分為四步：1明確研究對(duì)象這一步就是要讓同學(xué)們明確我們要研究誰，是研究一個(gè)隔離體，還是要研究一個(gè)整體。2對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析這是正確解題很關(guān)鍵的一步。要注意做到以下兩點(diǎn)：（1）分析受力時(shí)，只分析性質(zhì)力，不分析效果力，以防將力重復(fù)分析；（2）按照重力彈力摩擦力電磁力其它力的順序分析，以防止漏力。3建立直角坐標(biāo)系，進(jìn)行正交分解，列方程這一步是解題的核心，我們?cè)诮⒆鴺?biāo)系時(shí)，一般以加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向，以垂直于加速度a的方向?yàn)閥軸正方向，將不在坐標(biāo)軸上的力全部分解到兩坐標(biāo)軸上，分別列方程，一般形式為：4根據(jù)方程組，解出所要求解的問題牛頓第二定律是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁，此類問題有兩大類，一類是已知力學(xué)問題求解運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，另一類是已知運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求解力學(xué)問題，中間通過牛頓第二定律過渡，只是解決力學(xué)問題和運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的先后順序不同而已，他們的實(shí)質(zhì)是相同的，換言之就是根據(jù)力來求加速度還是根據(jù)運(yùn)動(dòng)來求加速度的問題。例1如圖1所示，位于水平面上的質(zhì)量為m的小木塊在大小為F，方向與水平方向成角的拉力作用下沿地面做加速運(yùn)動(dòng)，若木塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求木塊的加速度。解析：此題一看便知是已知力求加速度，我們按照上述步驟，進(jìn)行受力分析。第一步：明確研究對(duì)象，這里就選小木塊。第二步：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖2所示，注意分析受力的順序。第三步：建立平面直角坐標(biāo)系，正交分解，列方程。這里將外力F分解（如圖3所示）即可。第四步：解方程組解得：例2將一物塊以10m/s的初速度沿粗糙斜面向上推出，取向上為正方向，物體的速度圖像如圖4所示，求斜面的傾角及物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。解析：此題是典型的牛頓第二定律的應(yīng)用，已知運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求力學(xué)問題。所以我們先利用運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)知識(shí)求加速度，再利用上述步驟即可解決問題。由題可知，物體沿斜面上滑時(shí)，加速度，方向沿斜面向下。物體沿斜面下滑時(shí)，加速度，方向沿斜面向下。下面就利用上述方法解題：第一步：明確研究對(duì)象滑塊（1）沿斜面上滑時(shí)第二步：進(jìn)行受力分析，如圖5所示。第三步：建立平面直角坐標(biāo)系，進(jìn)行正交分解，列方程，如圖6所示。 （2）沿斜面下滑時(shí)第二步：受力分析，如圖7所示。第三步：建立平面直角坐標(biāo)系，進(jìn)行正交分解（如圖8所示），列方程 第四步：解方程組聯(lián)立兩方程組即可解得：，物理解題，題海無邊，方法是岸，只有掌握一種最基本的方法才可以以不變應(yīng)萬變，進(jìn)而一題多解，達(dá)到真正領(lǐng)會(huì)其規(guī)律和掌握其方法的目的。2009-06-08人教網(wǎng)力電測(cè)量類試題賞析第八章 磁場(chǎng) (時(shí)間90分鐘，滿分100分)一、選擇題(本大題共12個(gè)小題，共60分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1(2008廣東高考)帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡圖1所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直于紙面向里該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能逐漸減少，下列說法正確的是 ()A粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)B粒子先經(jīng)過b點(diǎn)，再經(jīng)過a點(diǎn)C粒子帶負(fù)電D粒子帶正電解析：由于粒子的速度減小，所以軌道半徑不斷減小，所以A對(duì)B錯(cuò)；由左手定則得粒子應(yīng)帶負(fù)電，C對(duì)D錯(cuò)答案：AC2兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖2所示，在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長(zhǎng)線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上則導(dǎo)線中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是 ()Aa點(diǎn)Bb點(diǎn)Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)解析：由安培定則可知，直線電流的磁場(chǎng)是以導(dǎo)線為圓心的同心圓，I1產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，則I1在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)豎直向下，I2在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)豎直向上，在a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，此時(shí)需滿足I2I1；同理，在b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度也可能為零，此時(shí)需滿足I1I2.I1在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)斜向左上方，I2在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)斜向右上方，則c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零，同理，在d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不可能為零，故選項(xiàng)A、B正確答案：AB3回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖3所示它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出如果用同一回旋加速器分別加速氚核(13H)和粒子(24He)，比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，有 ()A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能也較大B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能較小C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能也較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能較大解析：由題意知，回旋加速器交流電源的周期應(yīng)與帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等故加速氚核的交流電源的周期較大，因?yàn)榱Ｗ幼詈笾钡竭_(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出，由可得氚核和粒子的最大動(dòng)能之比氚核獲得的最大動(dòng)能較小故選項(xiàng)B正確答案：B4如圖4所示，一帶電小球質(zhì)量為m，用絲線懸掛于O點(diǎn)，并在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，最大擺角為60，水平磁場(chǎng)垂直于小球擺動(dòng)的平面，當(dāng)小球自左方擺到最低點(diǎn)時(shí)，懸線上的張力恰為零，則小球自右方擺到最低點(diǎn)時(shí)懸線上的張力為 ()A0 B2mgC4mg D6mg解析：若沒有磁場(chǎng)，則到達(dá)最低點(diǎn)繩子的張力為F，則聯(lián)立得F2mg.當(dāng)有磁場(chǎng)存在時(shí)，由于洛倫茲力不做功，在最低點(diǎn)懸線張力為零，則F洛2mg當(dāng)小球自右方擺到最低點(diǎn)時(shí)洛倫茲力大小不變，方向必向下所以此時(shí)繩中的張力F4mg.C項(xiàng)正確答案：C5如圖5所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是 ()解析：從“粒子穿過y軸正半軸后”可知粒子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力指向運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)，由左手定則可判定粒子帶負(fù)電，作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如下圖根據(jù)幾何關(guān)系有rrsin30a，再結(jié)合半徑表達(dá)式r可得故C項(xiàng)正確答案：C6如圖6所示，相距為d的水平金屬板M、N的左側(cè)有一對(duì)豎直金屬板P、Q，板P上的小孔S正對(duì)板Q上的小孔O，M、N間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在小孔S處有一帶負(fù)電粒子，其重力和初速度均不計(jì)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在AB的中點(diǎn)時(shí)，帶負(fù)電粒子恰能在M、N間做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A點(diǎn)后 ()A粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能一定不變B粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能一定增大C粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能一定減小D以上說法都不對(duì)解析：當(dāng)滑片向上滑動(dòng)時(shí)，兩個(gè)極板間的電壓減小，粒子所受電場(chǎng)力減小，當(dāng)滑到A處時(shí)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為零，粒子進(jìn)入此區(qū)域后做圓周運(yùn)動(dòng)而加在PQ間的電壓始終沒有變化，所以進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后動(dòng)能也就不發(fā)生變化了綜上所述，A項(xiàng)正確答案：A7如圖7所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，不計(jì)重力，在a點(diǎn)以某一初速度水平向左射入磁場(chǎng)區(qū)域，沿曲線abcd運(yùn)動(dòng)，ab、bc、cd都是半徑為R的圓弧粒子在每段圓弧上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都為t.規(guī)定垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為正，則磁場(chǎng)區(qū)域、三部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化的關(guān)系可能是圖8中的 ()圖8解析：由左手定則可判斷出磁感應(yīng)強(qiáng)度B在磁場(chǎng)區(qū)域、內(nèi)磁場(chǎng)方向分別為向外、向里、向外，在三個(gè)區(qū)域中均運(yùn)動(dòng)只有C選項(xiàng)正確答案：C8(2010黃岡模擬)如圖9所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0，L)一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場(chǎng)，并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場(chǎng)，此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60.下列說法中正確的是 ()D電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo)為(0，2L)解析：由圖可以計(jì)算出電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2L，故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tA錯(cuò)，B正確；ab是磁場(chǎng)區(qū)域圓的直徑，故圓心坐標(biāo)為電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為O，計(jì)算出其坐標(biāo)為(0，L)，所以C正確，D錯(cuò)、誤答案：BC9(2010泰安模擬)如圖10所示，為了科學(xué)研究的需要，常常將質(zhì)子(11H)和粒子(24He)等帶電粒子儲(chǔ)存在圓環(huán)狀空腔中，圓環(huán)狀空腔置于一個(gè)與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng))中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.如果質(zhì)子和粒子在空腔中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡相同(如圖中虛線所示)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也相同，則質(zhì)子和粒子在圓環(huán)狀空腔中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EH和E、運(yùn)動(dòng)的周期TH和T的大小關(guān)系是 ()AEHE，THT BEHE，THTCEHE，THT DEHE，THT解析：由qvB可得：R，T，又因?yàn)?1，21，故EHE，THT.A項(xiàng)正確答案：A10一電子以與磁場(chǎng)垂直的速度v從P處沿PQ方向進(jìn)入長(zhǎng)為d、寬為h的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，從N點(diǎn)射出，如圖11所示，若電子質(zhì)量為m，電荷量為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則()AhdD洛倫茲力對(duì)電子做的功為Bevh解析：過P點(diǎn)和N點(diǎn)作速度的垂線，兩垂線的交點(diǎn)即為電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心O，由勾股定理可得(Rh)2d2R2，整理知d所以A錯(cuò)誤由帶電粒子在有界磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，C正確又由于洛倫茲力和粒子運(yùn)動(dòng)的速度總垂直，對(duì)粒子永遠(yuǎn)也不做功，故D錯(cuò)誤 答案：C11.用一金屬窄片折成一矩形框架水平放置，框架右邊上有一極小開口勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里，如圖12所示，框架以速度v1向右勻速運(yùn)動(dòng)，一帶電油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，以速度v2從右邊開口處水平向左射入，若油滴恰能在框架內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則 ()A油滴帶正電，且逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B油滴帶負(fù)電，且順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：金屬框架在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知上板帶正電，下板帶負(fù)電油滴恰能在框架內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說明油滴受的重力與電場(chǎng)力平衡，可判定油滴帶負(fù)電由左手定則可知，油滴沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)B對(duì)；rD對(duì)答案：BD12帶電粒子以速度v沿CB方向射入一橫截面為正方形的區(qū)域C、B均為該正方形兩邊的中點(diǎn)，如圖13所示，不計(jì)粒子的重力當(dāng)區(qū)域內(nèi)有豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E時(shí)，粒子從A點(diǎn)飛出，所用時(shí)間為t1；當(dāng)區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，粒子也從A點(diǎn)飛出，所用時(shí)間為t2，下列說法正確的是 ()At1t2解析：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，而在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，水平方向上做減速運(yùn)動(dòng)，所以t2t1，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)；設(shè)正方形區(qū)域的邊長(zhǎng)為l，則當(dāng)加電場(chǎng)時(shí)，當(dāng)加磁場(chǎng)時(shí)，D項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)答案：AD二、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13(8分)如圖14所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，求：(1)加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向和大??；(2)設(shè)兩D形盒間距為d，其間電壓為U，電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)子每次經(jīng)電場(chǎng)加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù)；(3)加速到上述能量所需時(shí)間解析：(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻圓周運(yùn)動(dòng)， 14(10分)據(jù)報(bào)道，最近已研制