18.(12分)
解:(1)设带电粒子在平行金属板匀强电场中运动的时间为t,由类平抛运动可知:
L?v0t………………① (1分)
1d?at2………………② (1分)
2 O θ θ Q VN d N L P v0 m,-q Eq…………………③ (1分) a?mE?U…………………④ (1分) d2022联立求解可得:U?2mvd (1分)
qL(2)带电粒子以速度v飞出电场后射入匀强磁场做匀速圆周运动,由
v2 …………………………⑤ (1分)
qvB?mRsin??sin??L …………………………⑥ (1分) 2Rvyv …………………………⑦ (1分)
vy?at ……………………………⑧ (1分)
联立求解可得:B?4mv0dqL2 (1分)
(3)画图正确给2分。(轨迹1分、速度方向1分)见上图。 19.(15分)
解:⑴ 方框电阻 R??4L (1分) S S 方框下落速度为v时,产生的感应电动势: E?2BLv (1分) 感应电流: I?E?BSv (1分)
R2?方框下落过程,受到重力G及安培力F,G?mg (1分)
2a a/ L b b/ 金属方框
磁极 F?2BIL?BSLv (1分)
? 当F=G时,方框达到最大速度,即v=vm,
2则: BSLvm?mg (1分)
?装置俯视示意图
方框下落的最大速度: vm?mg? (1分) 2BSL⑵方框下落加速度为
则: I?gg时,有mg?2BIL?m (2分) 22mg (1分) 4BL2m2g2?方框的发热功率: P?IR? (1分) 24BSL⑶根据能量守恒定律,有: mgh?12mvt2?I0Rt (3分) 解得恒定电流I0的表达式:
2I10?(gh?1?2t)ms 22?Lt1分)
(