(10分)如圖所示,兩根平行且光滑的金屬軌道固定在斜面上,斜面與水平面之間的夾角,軌道上端接一只阻值為R=0.4的電阻器,在導軌間存在垂直于導軌平面的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5 T,兩軌道之間的距離為L=40cm,且軌道足夠長,電阻不計,F(xiàn)將一質(zhì)量為m="3" g,有效電阻為r=1.0的金屬桿ab放在軌道上,且與兩軌道垂直,然后由靜止釋放,求:

(1)金屬桿ab下滑過程中可達到的最大速率;
(2)金屬桿ab達到最大速率以后,電阻器R每秒內(nèi)產(chǎn)生的電熱。

(1)(2)5.76×10-3

解析試題分析:(1)釋放后,沿斜面方向受到重力向下的分力和安培力,當達到最大速率vm時,加速度0,根據(jù)牛頓第二定律得
安         2分
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律此時     1分
根據(jù)閉合電路歐姆定律,       1分
根據(jù)安培力公式        1分
解得            1分
(2) 根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,達到最大速度后,電路中產(chǎn)生的焦耳熱就等于重力做的功,電路中每秒鐘產(chǎn)生的熱量為
       2分
金屬桿每秒鐘產(chǎn)生的熱量為  =5.76×10-3        2分
考點:電磁感應(yīng)定律

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖甲所示,電阻不計且間距L=lm的光滑平行金屬導軌豎直放置,上端接一阻值R=2Ω的電阻,虛線OO′下方有垂直于導軌平面向里的勻強磁場,現(xiàn)將質(zhì)量m="0.l" kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放,金屬桿在下落的過程中與導軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進入磁場時的速度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.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為1T
B.a(chǎn)b桿下落0.3 m時金屬桿的速度為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

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,在第一、二象限存在場強均為E的勻強電場,其中第一象限的勻強電場的方向沿x軸正方向,第二象限的電場方向沿x軸負方向。在第三、四象限矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場,矩形區(qū)域的AB邊與x軸重合。M點是第一象限中無限靠近y軸的一點,在M點有一質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子,以初速度v0沿y軸負方向開始運動,恰好從N點進入磁場,若OM=2ON,不計質(zhì)子的重力,試求:

(1)N點橫坐標d;
(2)若質(zhì)子經(jīng)過磁場最后能無限靠近M點,則矩形區(qū)域的最小面積是多少;
(3)在(2)的前提下,該質(zhì)子由M點出發(fā)返回到無限靠近M點所需的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(20分)如圖所示,水平線QC下方是水平向左的勻強電場;區(qū)域Ⅰ(梯形PQCD)內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;區(qū)域Ⅱ(三角形APD)內(nèi)也有垂直紙面向里的勻強磁場,但是磁感應(yīng)強度大小可以與區(qū)域Ⅰ不同;區(qū)域Ⅲ(虛線PD之上、三角形APD以外)有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度與區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁感應(yīng)大小相等。三角形AQC是邊長為2L的等邊三角形,P、D分別為AQ、AC的中點.帶正電的粒子從Q點正下方、距離Q點為L的O點以某一速度射出,在電場力作用下從QC邊中點N以速度v0垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ,接著從P點垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ。若區(qū)域Ⅱ、Ⅲ的磁感應(yīng)強度大小與區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強度滿足一定的關(guān)系,此后帶電粒子又經(jīng)歷一系列運動后又會以原速率返回O點.(粒子重力忽略不計)求:

(1)該粒子的比荷;
(2)粒子從O點出發(fā)再回到O點的整個運動過程所有可能經(jīng)歷的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)靜止于A處的離子,經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,并從P點垂直CF進入矩形區(qū)域的有界勻強磁場.靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場,已知圓弧虛線的半徑為R,其所在處場強為E、方向如圖所示;離子質(zhì)量為m、電荷量為q;、,磁場方向垂直紙面向里;離子重力不計.

(1)求加速電場的電壓U;
(2)若離子能最終打在QF上,求磁感應(yīng)強度B的取值范圍.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖甲所示,兩平行金屬板A、B的板長L=0.2m,板間距d=0.2m,兩金屬板間加如圖乙所示的交變電壓,并在兩板間形成交變的勻強電場,忽略其邊緣效應(yīng),在金屬板上側(cè)有一方向垂直于紙面向里的勻強磁場,其上下寬度D= 0.4m,左右范圍足夠大,邊界MN和PQ均與金屬板垂直,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B =1×l0-2T.在極板下側(cè)中點O處有一粒子源,從t=0時起不斷地沿著OO’發(fā)射比荷=1×l08 C/kg.初速度為v0=2×l05m/s的帶正電粒子,忽略粒子重力、粒子間相互作用以及粒子在極板間飛行時極板間的電壓變化.

(1)求粒子進入磁場時的最大速率;
(2)對于能從MN邊界飛出磁場的粒子,其在磁場的入射點和出射點的間距s是否為定值?若是,求該值;若不是,求s與粒子由O出發(fā)的時刻t之間的關(guān)系式;
(3)定義在磁場中飛行時間最長的粒子為{A類粒子},求出{A類粒子}在磁場中飛行的時間,以及由O出發(fā)的可能時刻.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分) 如圖所示,有界勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2×10-3 T;磁場右邊是寬度L=0.2 m、場強E=40 V/m、方向向左的勻強電場.一帶電粒子電荷量q=-3.2×10-19 C,質(zhì)量m=6.4×10-27 kg,以v=4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁場,在磁場中偏轉(zhuǎn)后進入右側(cè)的電場,最后從電場右邊界射出.(不計重力)求:

(1)大致畫出帶電粒子的運動軌跡;
(2)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑;
(3)帶電粒子飛出電場時的動能Ek.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖,空間存在勻強電場和勻強磁場,電場方向為y軸正方向,磁場方向垂直于xy平面(紙面)向外,電場和磁場都可以隨意加上或撤除,重新加上的電場或磁場與撤除前的一樣.一帶正電荷的粒子從P(x=0,y=h)點以一定的速度平行于x軸正向入射.這時若只有磁場,粒子將做半徑為R0的圓周運動;若同時存在電場和磁場,粒子恰好做直線運動.現(xiàn)在,只加電場,當粒子從P點運動到x=R0平面(圖中虛線所示)時,立即撤除電場同時加上磁場,粒子繼續(xù)運動,其軌跡與x軸交于M點.不計重力.求:

⑴粒子到達x=R0平面時速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸的距離;
⑵M點的橫坐標xM.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)為了使粒子經(jīng)過一系列的運動后,又以原來的速率沿相反方向回到原位,可設(shè)計如下的一個電磁場區(qū)域(如圖所示):水平線QC以下是水平向左的勻強電場,區(qū)域Ⅰ(梯形PQCD)內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;區(qū)域Ⅱ(三角形APD)內(nèi)的磁場方向與Ⅰ內(nèi)相同,但是大小可以不同,區(qū)域Ⅲ(虛線PD之上、三角形APD以外)的磁場與Ⅱ內(nèi)大小相等、方向相反.已知等邊三角形AQC的邊長為2l,P、D分別為AQ、AC的中點.帶正電的粒子從Q點正下方、距離Q點為l的O點以某一速度射出,在電場力作用下從QC邊中點N以速度v0垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ,再從P點垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ,又經(jīng)歷一系列運動后返回O點.(粒子重力忽略不計)求:

(1)該粒子的比荷.
(2)粒子從O點出發(fā)再回到O點的整個運動過程所需時間.

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