（10分）如圖兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0 =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B =0.64T的勻強(qiáng)磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質(zhì)量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計(jì),取g=10m/s2，求：

①導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱
①　�、�

試題分析：①設(shè)導(dǎo)體桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：
產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值為
由閉合電路歐姆定律得：通過電阻 R 的感應(yīng)電流的平均值為
通過電阻R的電荷量
聯(lián)立以上各式解得：．
②設(shè)導(dǎo)體桿在 F 的作用下運(yùn)動(dòng)到磁場的左邊界時(shí)的速度為v1，導(dǎo)體桿離開磁場時(shí)的速度大小為v2，運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為v3，根據(jù)動(dòng)能定理則有，解得：
因?qū)w桿恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)導(dǎo)體桿在軌道最高點(diǎn)時(shí)有
對(duì)于導(dǎo)體桿從NN′運(yùn)動(dòng)至 PP′的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 　
聯(lián)立以上兩式解得 　
導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中損失的機(jī)械能
導(dǎo)體桿穿過磁場的過程，整個(gè)電路中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律
此過程，電路中產(chǎn)生的焦耳熱為．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖(a)所示，有兩級(jí)光滑的絕緣平臺(tái)，高一級(jí)平臺(tái)距離絕緣板的中心Ｏ的高度為h，低一級(jí)平臺(tái)高度是高一級(jí)平臺(tái)高度的一半．絕緣板放在水平地面上，板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，一輕質(zhì)彈簧一端連接在絕緣板的中心，另一端固定在墻面上。邊界ＧＨ左邊存在著正交的勻強(qiáng)電場和變化的磁場，電場強(qiáng)度為Ｅ，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化情況如圖(b)所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為Ｂ．有一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣以一定初速滑過平臺(tái)后在t=0時(shí)刻垂直于邊界ＧＨ進(jìn)入復(fù)合場中，設(shè)小球剛進(jìn)入復(fù)合場時(shí)磁場方向向外且為正值．小球做圓周運(yùn)動(dòng)至Ｏ點(diǎn)處恰好與絕緣板發(fā)生彈性碰撞，碰撞后小球立即垂直于邊界ＧＨ返回并滑上低一級(jí)平臺(tái)，絕緣板從C開始向右壓縮彈簧的最大距離為Ｓ到達(dá)D，求：

⑴ 磁場變化的周期Ｔ；
⑵ 小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣滑出的初速度v；
⑶ 絕緣板的質(zhì)量Ｍ；
⑷ 絕緣板壓縮彈簧具有的彈性勢能ＥP．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，水平放置的平行板電容器間有勻強(qiáng)磁場，開關(guān)S閉合時(shí)一帶電粒子恰好水平向右勻速穿過兩板，重力不計(jì)，下列說法正確的是 (　　)
A．保持開關(guān)閉合，若滑片P向上滑動(dòng)，粒子不可能從下極板邊緣射出
B．保持開關(guān)閉合，若滑片P向下滑動(dòng)，粒子不可能從下極板邊緣射出
C．保持開關(guān)閉合，若A極板向上移動(dòng)后，調(diào)節(jié)滑片P的位置，粒子仍可能沿直線射出
D．如果開關(guān)斷開，粒子繼續(xù)沿直線射出

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

有一種“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀，工作原理如圖所示。加速電場的電壓為U，靜電分析器中有輻向會(huì)聚電場，即與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1；磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計(jì)），經(jīng)加速電場加速后，從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并從N點(diǎn)射出靜電分析器．而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出，并進(jìn)入收集器．測量出Q點(diǎn)與圓心O2的距離為d，位于Q點(diǎn)正下方的收集器入口離Q點(diǎn)的距離為d/2．（題中的U、m、q、R、d都為已知量）

（1）求靜電分析器中離子運(yùn)動(dòng)軌跡處電場強(qiáng)度E的大��；
（2）求磁分析器中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（3）現(xiàn)將離子換成質(zhì)量為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子，其它條件不變．磁分析器空間足夠大，離子不會(huì)從圓弧邊界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移動(dòng)，要使此時(shí)射出磁分析器的離子仍能進(jìn)入收集器，求收集器水平移動(dòng)的距離．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（20分）一個(gè)“”形導(dǎo)軌PONQ，其質(zhì)量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強(qiáng)磁場中，另有一根質(zhì)量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導(dǎo)軌上，CD與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強(qiáng)磁場以ab為界，左側(cè)的磁場方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側(cè)磁場方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導(dǎo)軌ON段長為0.50m，電阻是0.40Ω，金屬棒CD的電阻是0.20Ω，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)軌在水平拉力作用下由靜止開始以0.20m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一直到CD中的電流達(dá)到4.0A時(shí)，導(dǎo)軌改做勻速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)導(dǎo)軌足夠長，取g=10m/s2.求：

⑴導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)起來后，C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢較高？
⑵導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力F的大小是多少？
⑶導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程中，水平拉力F的最小值是多少？
⑷CD上消耗的電功率為P=0.80W時(shí)，水平拉力F做功的功率是多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖，在平面第一象限整個(gè)區(qū)域分布勻強(qiáng)電場，電場方向平行軸向下，在第四象限內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場，左邊界為軸，右邊界為的直線，磁場方向垂直紙面向外。質(zhì)量為、帶電量為的粒子從軸上點(diǎn)以初速度垂直軸射入勻強(qiáng)電場，在電場力作用下從軸上點(diǎn)以與軸正方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)磁場。已知，不計(jì)粒子重力。求：

（1）點(diǎn)坐標(biāo)；
（2）要使粒子能再進(jìn)入電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍；
（3）要使粒子能第二次進(jìn)入磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖甲所示，電阻不計(jì)且間距L=lm的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，上端接一阻值R=2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m="0.l" kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進(jìn)入磁場時(shí)的速度v0 =1m/s，下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示，g取10 m/s2，則
A．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T
B．a(chǎn)b桿下落0.3 m時(shí)金屬桿的速度為1 m/s
C．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J
D．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

寬度為L，足夠長的光滑傾斜導(dǎo)軌與水平面間夾角為θ，勻強(qiáng)磁場磁 感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌向上，范圍足夠大，導(dǎo)軌的上端連著一個(gè)阻值為R的電阻，下端連著一個(gè)阻值為2R的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金屬棒ab長為L，質(zhì)量為m，電阻也為R，垂直地放在導(dǎo)軌上。在某一平行于導(dǎo)軌向上的恒力(圖中未畫出)的作用下，ab棒從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。整個(gè)過程中，通過斜面底端電阻2R的最大電流為I，求：

(1)通過ab棒的最大電流；(2)ab棒的最大加速度；(3)ab棒的最大速度。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

圖所示，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器電阻為R，開關(guān)閉合．兩平行金屬極板a、b間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一帶正電粒子正好以速度v勻速穿過兩板．不計(jì)帶電粒子的重力，以下說法正確的是
A．保持開關(guān)閉合，將滑片p向上滑動(dòng)一點(diǎn)，粒子將可能從下極板邊緣射出
B．保持開關(guān)閉合，將滑片p向下滑動(dòng)一點(diǎn)，粒子將可能從下極板邊緣射出
C．保持開關(guān)閉合，將a極板向下移動(dòng)一點(diǎn)，粒子將繼續(xù)沿直線穿出
D．如果將開關(guān)斷開，粒子將繼續(xù)沿直線穿出

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案