高中物理电学实验综合题

如图所示，光滑绝缘半球槽的半径为R，处在水平向右的匀强电场中，一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下，滑到最低位置B时，对轨道的压力为2mg.求：

（1）小球所受电场力的大小和方向；
（2）带电小球在滑动过程中的最大速度.

如下图所示，水平地面上方的H高区域内有匀强磁场，水平界面PP′是磁场的上边界，磁感应强度为B，方向是水平的，垂直于纸面向里.在磁场的正上方，有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab长为l1,bc长为l2,H>l2,线框的质量为m、电阻为R.现使线框abcd从高处自由落下，ab边下落的过程中始终保持水平，已知线框进入磁场的过程中的运动情况是：cd边进入磁场以后，线框先做加速运动，然后做匀速运动，直到ab边到达边界PP′为止.从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中，线框中产生的焦耳热为Q.求：

（1）线框abcd在进入磁场的过程中，通过导线的某一横截面的电荷量是多少？
（2）线框是从cd边距边界PP′多高处开始下落的？
（3）线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少？

如图22所示，M、N是水平放置的很长的平行金属板，两板间有垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场，其磁感应强度大小为B=0.25T，两板间距d=0.4m，在M、N板间右侧部分有两根无阻导线P、Q与阻值为0.3的电阻相连。已知MP和QN间距离相等且等于PQ间距离的一半，一根总电阻为r=0.2均匀金属棒ab在右侧部分紧贴M、N和P、Q无摩擦滑动，忽略一切接触电阻。现有重力不计的带正电荷q=1.6×10^－9C的轻质小球以v₀=7m/s的水平初速度射入两板间恰好能做匀速直线运动，则：
（1）M、N间的电势差应为多少？
（2）若ab棒匀速运动，则其运动速度大小等于多少？方向如何？
（3）维持棒匀速运动的外力为多大？

如图24-1所示，R1=R2=R3=R4=R，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C 的正中间有一质量为m，带电量为q的小球恰好处于静止状态；电键S断开时，小球向电容器一个极板运动并发生碰撞，碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷。设碰撞过程中没有机械能损失，小球反弹后恰好能运动到电容器另一极板。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动势，(2)小球与极板碰撞后的带电量。

如图  11－20所示光滑平行金属轨道abcd，轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中，bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍，轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方，放开P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最终速度。

匀强磁场磁感应强度B=0.2T，磁场宽度L=3m，一个正方形铝金属框边长ab为l=1m，每边电阻均为r=0.2Ω，铝金属框以v =10m/s的速度匀速穿过磁场区域，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示，求：
（1）画出铝金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流的I-t图象（取顺时针电流为正）以及cd两端点的电压 U_cd-t图象。
（2）求此过程线框中产生的焦耳热。

18．如图18（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R₁连接成闭合回路，线圈的半径为r₁，在线圈中半径为r₂的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18（b）所示，图线与横、纵轴的截距分别为t₀和B₀导线的电阻不计，求0至t₁时间内
（1）通过电阻R₁上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R₁上的电量q及电阻R₁上产生的热量．

 

如图甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。
⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；
⑵写出水平力F随时间变化的表达式；
⑶已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

 

如图所示，一个倾角为θ的绝缘斜面固定在场强为E的匀强电场中．有一个质量为m、电荷量为正q的物体以初速度V0从斜面底端A沿斜面向上运动至B，接着又沿斜面向下运动返回A点，此时速度为V，若AB长为L，求物体与斜面间动摩擦因数μ．

质量为0.1g的带电小球，用长为L的丝线挂在平行板电容器两金属板之间，电源电动势为40V，两板间距为10cm，两板竖直放置．小球向左摆动 30°角到A点处于平衡状态．若用丝线将小球拉至C点静止，偏角60°然后释放，求小球摆动到竖直位置O时，悬线张力是多大?(g取10m/)

如图所示，水平放置的两平行金属板M、N间的距离d=0．20m，给两板加电压U（M板带正电荷，N板带负电荷），板间有一长度L＝0．10m的绝缘狭板AB能够绕点A在竖直平面内转动。先使AB板保持水平静止，并在AB的中点放一个质量m=4．9×kg，电荷量q=9×C的带正电荷的微粒P（重力忽略不计）。使板AB突然以角速度ω=100πrad/s沿顺时针方向匀速转动，为使板AB在转动中能与微粒P相碰，求加在平行金属板M、N之间的电压的取值范围。

如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4Ω，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8 s后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。（g取10m/s²）

如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab长L₁=0.7m，闭合矩形导体框宽L₂=0.5m电阻R₁=2Ω，R₂＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，求：作用于ab的外力大小及R₁上消耗的电热功率（不计摩擦）

如图所示，在匀强电场中一带正电的小球以某一初速从绝缘斜面上滑下，并沿与斜面相切的绝缘圆轨道通过最高点，已知斜面倾角30°，圆轨道半径为R，匀强电场水平向右，场强为E，小球质量为m，带电量为，不计运动中的摩擦阻力，则小球至少应以多大的初速滑下？在此情况下，小球通过圆轨道最高点时对轨道的压力多大？

如图所示，交流发电机的电动势为E=20V，内阻不计，它通过一个R=6Ω的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端。在变压器的输出端并联着24只规格都是“6V，0.25W”彩色小灯泡，每只灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：
（1）原线圈中的电流；
（2）降压变压器初级、次级线圈的匝数比；
（3）若只使用18盏彩色小灯泡，通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何？（设小灯泡的电阻不随温度变化）