高中物理电学实验综合题

有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感强度为B₀. t₀ = 0时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，v-t图象如图乙所示，图中斜向虚线为O点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虚重力影响，求：
(1)磁场磁感应强度的变化率；
(2) t₂时刻回路电功率．

如图所示，足够长的水平导体框架的宽度L="0.5" m，电阻忽略不计，定值电阻R=2Ω。磁感应强度B="0.8" T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m="0.2" kg、有效电阻r=2Ω的导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒在水平恒力F=1.2N的作用下由静止开始沿框架运动到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电量共为q="2" C，求：
（1）导体棒做匀速运动时的速度；
（2）导体棒从开始运动到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒产生的电热。（g取10 m/s²）

在如图所示的装置中，电源电动势为E，内阻不计，定值电阻为R₁，滑动变阻器总阻值为R₂，置于真空中的平行板电容器水平放置，极板间距为d。处在电容器中的油滴A恰好静止不动，此时滑动变阻器的滑片P位于中点位置。

（1）求此时电容器两极板间的电压；
（2）求该油滴的电性以及油滴所带电荷量q与质量m的比值；
（3）现将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置，使电容器上的电荷量变化了Q₁，油滴运动时间为t；再将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置，使电容器上的电荷量又变化了Q₂，当油滴又运动了2t的时间，恰好回到原来的静止位置。设油滴在运动过程中未与极板接触，滑动变阻器滑动所用的时间与电容器充电、放电所用时间均忽略不计。求：Q₁与Q₂的比值。
 

如图（甲）所示为一种研究高能粒子相互作用的装置，两个直线加速器均由k个长度逐个增长的金属圆筒组成（整个装置处于真空中。图中只画出了6个圆筒，作为示意），它们沿中心轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到正弦交流电源的两端，设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果，需要调节至粒子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，粒子每次通过圆筒缝隙时，都恰为交流电压的峰值。

 
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质量为m、电荷量为e的正、负电子分别经过直线加速器加速后，从左、右两侧被导入装置送入位于水平面内的圆环型真空管道、且被导入的速度方向与圆环形管道中粗虚线相切。在管道内控制电子转弯的是一系列圆形电磁铁，即图（甲）中的A₁、A₂、A₃……A_n，共n个，均匀分布在整个圆周上（图中只示意性地用细实线画了几个，其余的用细虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是磁感应强度均相同的匀强磁场，磁场区域都是直径为d的圆形。改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度，从而改变电子偏转的角度。经过精确的调整，可使电子在环形管道中沿图中粗虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁铁时射入点和射出点都在电磁铁内圆形匀强磁场区域的同一条直径的两端，如图（乙）所示。这就为实现正、负电子的对撞作了准备。
（1）若正、负电子经过直线加速器后的动能 均为E₀，它们对撞后发生湮灭，电子消失，且仅产生一对频率相同的光子，则此光子的频率为多大？（已知普朗克恒量为h，真空中的光速为c。）
（2）若电子刚进入直线加速器第一个圆筒时速度大小为V₀，为使电子通过直线加速器加速后速度为v，加速器所接正弦交流电电压的最大值应当多大？
（3）电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B为多大？

在光滑的绝缘水平面上，A、B两球（可以看成质点）位于x轴上，A球带电，B球不带电，开始时B球静置于场强为E＝1×10³ N/C的水平匀强电场的边缘（如图1所示），A球从原点开始经过2s后恰好与B碰撞，碰后合为一体在电场中运动，A、B系统的动能与坐标的部分关系如图2所示，则：


（1）碰前A球的速度有多大？
（2）A、B两球质量分别为多少？   
（3）请指出A球带什么电性？并计算A球所带电量为多少？

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）

（1）带电微粒的比荷是多少？带何处电荷？
（2）要使微粒束能从距N板处飞出电场，则所加的电压U₂应为多少？

如图所示为某一装置的俯视图，M、N为两个竖直放置的平行金属板，相距为0.4 m，L₁和L₂为与M、N平行的两根金属导轨（两导轨较细，与M、N上边棱处于同一水平面）,L₁与M以及L₂与N的间距都是0. 1 m，两导轨的电阻不计，其右端接有R="0." 3Ω的电阻．现有一长为0. 4 m、电阻为0.2Ω的均匀金属导体棒ab，棒上的a、b、c、d四点分别与M、 N、L₁、L₂接触良好，且金属棒ab与金属板M、N正交，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中．今有一带正电粒子（不计重力）以v₀="7" m/s的初速度平行于极板水平入射．求当金属棒ab向何方向以多大速度运动时，可使带电粒子做匀速直线运动？

（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P₁离A的距离x_l．
（2）托盘上放有质量为m的物体时，P₁离A的距离x₂．
（3）在托盘上未放物体时通常先核准零点，其方法是：调节P₂，使P₂离A的距离也为x_l，从而使P₁、P₂间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P₁、P₂间的电压U之间的函数关系式．

真空中存在着空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为37°（取sin37°＝0.6，cos37°=0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v₀竖直向上抛出。求运动过程中（1）小球受到的电场力的大小及方向（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量（3）运动过程中小球的最小动能的大小（4）如果抛出时的动能为4J，则小球落回到同一高度时的动能是多大？

如图1所示，地面上方有匀强电场，取场中一点O为圆心在竖直面内作半径R=0.1m的圆，圆平面与电场方向平行。在O点固定电量Q=5×10^-4C的负点电荷，将质量为m=3g，电量q=2×10^-10C的带电小球放在圆周上的a点时，它恰好静止。若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时，外力需做多少功？

光滑平行金属导轨长L＝2m，二导轨间距d＝0.5m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一阻值为R＝0.5 W的电阻，其余电阻不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．有一不计电阻的金属棒ab的质量m＝0.5kg，放在导轨最上端，如图所示．当ab棒从最上端由静止开始自由下滑，到达底端脱离轨道时，电阻R上产生的热量为Q＝1J，求：

（1）当棒的速度为v＝2 m/s时，它的加速度是多少？
（2）棒下滑的最大速度是多少？
（3）棒下滑过程中通过电阻R的最大电流是多少？

如图所示为一输电系统，A地有一台升压变压器，B地有一台匝数比为10∶1的降压变压器，降压变压器副线圈上的电流为100A，输出功率是12kW， A、B两地输电线的电阻是20Ω，         求：

(1) 升压变压器输出端的电压．
(2) 在A地输送的功率是多少？

如图所示，某理想变压器有一个原线圈 ，匝数n₁=1320匝，接220伏交流电路上，另有两个副线圈，甲线圈匝数n₂=30匝，线圈中电流为I₂=1.2A，另一个乙线圈两端电压U₃=10V，电流为I₃="0.5" A。求（1）乙线圈的匝数n₃和甲线圈两端的电压U₂。（2）原线圈中的电流I₁。

⑴电源的电动势和内电阻；
⑵定值电阻R₂的阻值；
⑶滑动变阻器R₃的最大值；
⑷上述过程中R₁上得到的最大功率以及电源的最大输出功率。