題目列表(包括答案和解析)
A、安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn) | B、安培力和洛侖茲力是性質(zhì)不同的兩種力 | C、洛侖茲力是安培力的宏觀表現(xiàn) | D、安培力和洛侖茲力,兩者是同一個(gè)力的兩個(gè)名稱 |
(2000年理科綜合)如圖16-109所示,厚度為h,寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中,當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí),在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí),電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U=K·IB/d,式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù).霍爾效應(yīng)可解釋如下:外部磁場(chǎng)的洛侖茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場(chǎng).橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力,當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差.設(shè)電流I是電子的定向流動(dòng)形成的,電子的平均定向速度為v,電量為e,回答下列問(wèn)題:
(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)________下側(cè)面A′的電勢(shì)(填高于、低于或等于).
(2)電子所受洛侖茲力的大小為________.
(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí),電子所受靜電力的大小為________.
(4)由靜電力和洛侖茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)為K=1/ne,其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù).
關(guān)于安培力和洛侖茲力,以下說(shuō)法正確的是 ( )
A. 放置在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線,一定受到安培力作用
B. 洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功
C. 運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的地方,可能受洛侖茲力作用
D. 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),一定受洛侖茲力作用
一、選擇題(本題共10小題,每題4分,共40分)
1.解析:當(dāng)θ較小時(shí)物塊與木板間的摩擦力為靜摩擦力,摩擦力大小與物塊重力沿板方向的分力大小相等,其大小為:,按正弦規(guī)律變化;當(dāng)θ較大時(shí)物塊與木板間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,摩擦力大小為:,按余弦規(guī)律變化,故選B.答案:B
2.解析:物體緩慢下降過(guò)程中,細(xì)繩與豎直方向的夾角θ不斷減小,可把這種狀態(tài)推到無(wú)限小,即細(xì)繩與豎直方向的夾角為零;由平衡條件可知時(shí),,,所以物體緩慢下降過(guò)程中,F(xiàn)逐漸減小,F(xiàn)f逐漸減小。故選D。
3. 解析: 由于二者間的電場(chǎng)力是作用力與反用力,若以
B為研究對(duì)象,絕緣手柄對(duì)B球的作用力未知,陷入困境,
因此以A為研究對(duì)象。設(shè)A帶電量為q,B帶電量為Q,
AB間距離為a,OB間距離為h ,由庫(kù)侖定律得
,由三角形OAB得,以B球?yàn)檠芯繉?duì)象,
受力如圖3所示,由平衡條件得,由以上三式
得,
所以,故正確選項(xiàng)為D。
4.解析:設(shè)兩三角形滑塊的質(zhì)量均為m,對(duì)整體有:
滑塊B受力如圖所示,則對(duì)B有:,
可解得:
5.解析:在增加重力時(shí),不知哪根繩子先斷.故我們選擇O點(diǎn)為研究對(duì)象,先假設(shè)OA不會(huì)被拉斷,OB繩上的拉力先達(dá)最大值,則:,由拉密定理得:
解得:,OA將被拉斷.前面假設(shè)不成立.
再假設(shè)OA繩子拉力先達(dá)最大值,,此時(shí),由拉密定理得:
解得:,故OB將不會(huì)斷.
此時(shí),,故懸掛重物的重力最多只能為,所以C正確,答案C。
6.解析:物體受力平衡時(shí),無(wú)論如何建立直角坐標(biāo)系,兩個(gè)方向上的合力均為零。若以O(shè)A和垂直于OA方向建立坐標(biāo)系,可以看出該力沿F1方向,A物體不能平衡;以水平和豎直方向建立坐標(biāo)系,F4不能平衡。因此選BC,答案:BC
7.解析:由平衡知識(shí)可得,繩中拉力FT的大小不變,總等于物A的重力;假設(shè)汽車在滑輪的正下方,則繩中拉力FT的水平分量為零,此時(shí)汽車對(duì)地面的壓力FN最小,汽車受到的水平向右的的摩擦力Ff為零;當(dāng)汽車距滑輪下方為無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí),繩中拉力FT的豎直分量為零,汽車對(duì)地面的壓力FN最大,汽車受到的水平向右的的摩擦力Ff最大,故選B.答案:B
8.解析:本題“濾速器”即速度選擇器,工作條件是電場(chǎng)力與洛侖茲力平衡,即qvB=qE,所以v=E/B。顯然“濾速器”只濾“速”,與粒子電性無(wú)關(guān),故可假設(shè)粒子電性為正,若a板電勢(shì)較高,則電場(chǎng)力方向指向b板,洛侖茲力應(yīng)指向a板方可滿足條件,由左手定則可得選項(xiàng)A是正確的;若a板電勢(shì)較低,同理可得選項(xiàng)D是正確的。答案:AD。
9.解析:若AB逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),則A對(duì)皮帶的靜摩擦力向左、B對(duì)皮帶的靜摩擦力向右才能將上方皮帶拉緊,因此皮帶相對(duì)A輪有向右運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),A為從動(dòng)輪,B正確;同理,D項(xiàng)正確。答案:BD。
10.D解析:對(duì)物體受力分析,作出力的矢量三角形,就可解答。
二、填空和實(shí)驗(yàn)題
11.Mg 將第2、3塊磚看成一個(gè)整體。由于對(duì)稱性,第1、4塊磚對(duì)2、3整體的摩擦力必定相同,且二者之和等于2、3整體的重力。所以第2與第1塊磚的摩擦力大小為mg。
12.微粒在重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力作用下處于平衡狀態(tài),受力分析如圖,可知,
得電場(chǎng)強(qiáng)度,磁感應(yīng)強(qiáng)度
13.探究一個(gè)規(guī)律不應(yīng)該只用特殊的來(lái)代替一般。所以本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)分力的大小應(yīng)不相等,所以橡皮條也就不在兩繩夾角的平分線上,而兩繩的長(zhǎng)度可以不等。所以A、B不對(duì)。實(shí)驗(yàn)要求作用的效果要相同,因此O點(diǎn)的位置不能變動(dòng)。因此D不對(duì)。實(shí)驗(yàn)中合力的大小應(yīng)是量出來(lái)而不是算出來(lái)的,所以F不對(duì)。答案:C。
14.(1)因紙質(zhì)量較小,兩者間摩擦力也小,不易測(cè)量。紙貼在木板上,可增大正壓力,從而增大滑動(dòng)摩擦力,便于測(cè)量。
(2)①參考方案:只要將測(cè)力計(jì)的一端與木塊A相連接,測(cè)力計(jì)的另一端與墻壁或豎直擋板之類的固定物相連.用手通過(guò)輕繩拉動(dòng)木板B,讀出并記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F,測(cè)出木塊A的質(zhì)量m.
②
③彈簧測(cè)力計(jì)
三、計(jì)算題
15.解:當(dāng)水平拉力F=0時(shí),輕繩處于豎直位置時(shí),繩子張力最小T1=G
當(dāng)水平拉力F=
因此輕繩的張力范圍是G≤≤
。2)設(shè)在某位置球處于平衡位置由平衡條件得
所以即 ,得圖象如圖所示。
16.解析:(1)當(dāng)S接1時(shí),棒剛好靜止,則MN所受的安培力方向豎直向上,由左手定則可知,磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。
(2)設(shè)導(dǎo)軌的間距為L(zhǎng),MN棒的的質(zhì)量為m。當(dāng)S接1時(shí),導(dǎo)體棒剛好靜止,則
mg=
設(shè)最終穩(wěn)定時(shí)MN的速率為v,則
BI’L=mg 而 解得:m2/s
17.解析: 因?yàn)榄h(huán)2的半徑為環(huán)3的2倍,環(huán)2的周長(zhǎng)為環(huán)3的2倍,三環(huán)又是用同種金屬絲制成的,所以環(huán)2的質(zhì)量為環(huán)3的2倍。設(shè)m為環(huán)3的質(zhì)量,那么三根繩承擔(dān)的力為3mg,于是,環(huán)1與環(huán)3之間每根繩的張力FT1=mg。沒(méi)有摩擦,繩的重量不計(jì),故每根繩子沿其整個(gè)長(zhǎng)度上的張力是相同的(如圖所示)FT1= FT2=mg。
對(duì)環(huán)3,平衡時(shí)有:
由此
環(huán)2中心與環(huán)3中心之距離:,
即
18.解析:熱鋼板靠滾子的摩擦力進(jìn)入滾子之間,根據(jù)摩擦力和壓力的關(guān)系,便可推知鋼板的厚度
以鋼板和滾子接觸的部分為研究對(duì)象,其受力情況如圖所示,鋼板能進(jìn)入滾子之間,則在水平方向有: (式中),所以由兩式可得:μ≥tanθ
設(shè)滾子的半徑為R,再由圖中的幾何關(guān)系可得
,將此式代入得b≤(d+a)- 代入數(shù)據(jù)得b≤
即鋼板在滾子間勻速移動(dòng)時(shí),鋼板進(jìn)入流子前厚度的最大值為
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