【題目】發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖1、圖2所示的情景。

在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)。金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以平行于MN的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過(guò)滑輪勻速提升重物。

從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。

（1）請(qǐng)?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫(huà)出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。

（2）我們知道，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中起到作用的呢？請(qǐng)以圖1“發(fā)電機(jī)”為例，通過(guò)計(jì)算分析說(shuō)明。

【答案】（1）（2）洛倫茲力通過(guò)兩個(gè)分力做功起到“傳遞”能量的作用

【解析】（1）如圖所示。

（2）設(shè)導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的速度為v；棒中自由電荷的電荷量為q，沿導(dǎo)體棒定向移動(dòng)的速率為。

圖中，沿棒方向的洛倫茲力，做正功

垂直棒方向的洛倫茲力，做負(fù)功

可見(jiàn)，即導(dǎo)體棒中一個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力做功為零。做負(fù)功，宏觀上表現(xiàn)為安培力做負(fù)功，消耗機(jī)械能； 是“電源”的非靜電力，做正功，宏觀上表現(xiàn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為等量的電能，在此過(guò)程中洛倫茲力通過(guò)兩個(gè)分力做功起到“傳遞”能量的作用。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一絕緣細(xì)線的一端固定在O點(diǎn)，另一端系一帶正電的小球，小球在只受重力、電場(chǎng)力、繩子的拉力作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球所受的電場(chǎng)力大小等于重力大�。� a、b、c、d四點(diǎn)的位置如圖所示，圓上各點(diǎn)相比較，小球 （ �。�

A. 在最高點(diǎn)a處的動(dòng)能最小

B. 在最低點(diǎn)c處的機(jī)械能最小

C. 在水平直徑左端d處的機(jī)械能最大

D. 在水平直徑右端b處的機(jī)械能最大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，用長(zhǎng)為2L的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B．A球的帶電量為+2q，B球的帶電量為﹣3q，兩球組成一帶電系統(tǒng)．虛線MN與PQ平行且相距3L，開(kāi)始時(shí)A和B分別靜止于虛線MN的兩側(cè)，虛線MN恰為AB兩球連線的垂直平分線．若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，不計(jì)輕桿的質(zhì)量，在虛線MN、PQ間加上水平向右的電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)后．試求：

(1)B球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度大��；

(2)帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的最大距離和此過(guò)程中B球電勢(shì)能的變化量；

(3)帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在科學(xué)研究中，可以通過(guò)施加適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的控制。如圖甲所示，M、N為間距足夠大的水平極板，緊靠極板右側(cè)放置豎直的熒光屏PQ，在MN間加上如圖乙所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，圖中E0、B0、k均為已知量。t=0時(shí)刻，比荷q/m=k的正粒子以一定的初速度從O點(diǎn)沿水平方向射入極板間，在0-t1（）時(shí)間內(nèi)粒子恰好沿直線運(yùn)動(dòng)， 時(shí)刻粒子打到熒光屏上。不計(jì)粒子的重力，涉及圖象中時(shí)間間隔時(shí)取0.8 = ，1. 4 =，求：

(1) 在時(shí)刻粒子的運(yùn)動(dòng)速度v

(2) 在時(shí)刻粒子偏離O點(diǎn)的豎直距離y

(3) 水平極板的長(zhǎng)度L。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示為某同學(xué)描繪額定電壓為2.5 V的小電珠的I－U圖線的實(shí)驗(yàn)電路圖.

(1)開(kāi)關(guān)S閉合之前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于_____(選填“A端”、“B端”或“AB正中間”).

(2)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動(dòng)，下列原因可能的是（_____）

A.燈泡中燈絲已燒斷 B.滑片接觸不良

C.燈泡內(nèi)部短路 D.滑動(dòng)變阻器A端接觸不良

(3)下圖中電流表的讀數(shù)是多少_______A

(4)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中還測(cè)出a、b、c三種元件的伏安特性曲線分別如下圖的(a)、(b)、(c)，下列說(shuō)法正確的是 （_____）

A. a可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用

B. b能作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用

C. c可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用

D. c的阻值隨電壓升高而增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，+Q為固定的正點(diǎn)電荷，虛線圓是其一條等勢(shì)線。兩電荷量相同、但質(zhì)量不相等的粒子，分別從同一點(diǎn)A以相同的速度v0射入，軌跡如圖中曲線，B、C為兩曲線與圓的交點(diǎn)。aB、aC表示兩粒子經(jīng)過(guò)B、C時(shí)的加速度大小，vB、vC表示兩粒子經(jīng)過(guò)B、C時(shí)的速度大小。不計(jì)粒子重力，以下判斷正確的是

A. aB=aC vB=vC

B. aB＞aC vB=vC

C. aB＞aC vB＜vC

D. aB＜aC vB＞vC

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】探究題某校學(xué)生驗(yàn)證向心力公式 的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

第1步：先用粉筆在地上畫(huà)一個(gè)直徑為2L的圓；

第2步：通過(guò)力傳感器，用繩子綁住質(zhì)量為m的小球，人站在圓內(nèi)，手拽住繩子離小球距離為L的位置，用力甩繩子，使繩子離小球近似水平，帶動(dòng)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，調(diào)整位置，讓轉(zhuǎn)動(dòng)小球的手肘的延長(zhǎng)線剛好通過(guò)地上的圓心，量出手拽住處距離地面的高度為h，記下力傳感器的讀數(shù)為F；

第3步：轉(zhuǎn)到某位置時(shí)，突然放手，小小球自由拋出去；

第4步：另一個(gè)同學(xué)記下小示的落地點(diǎn)C，將通過(guò)拋出點(diǎn)A垂直于地面的豎直線在地面上的垂足B與落地點(diǎn)C連一條直線，這條直線近似記錄了小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在地面上的投影圓的運(yùn)動(dòng)方向，量出BC間距離為S；

第5步：保持小球做圓周運(yùn)動(dòng)半徑不變，改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度，重復(fù)上述操作．

試回答： 用題中的m、L、h、S和重力加速度g表示

放手后，小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t ______ ．

在誤差范圍內(nèi)，有F ______ ．

小球落地時(shí)的速度大小為v ______ ．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】兩根金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為θ=30°的斜面上，導(dǎo)軌左端接有電阻R=10Ω，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于斜面向上，磁感強(qiáng)度B=0.5T。質(zhì)量為m=0.1kg，電阻可不計(jì)的金屬棒ab靜止釋放，沿導(dǎo)軌下滑（金屬棒ab與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)）。如圖所示，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌寬度L=2m，金屬棒ab下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)金屬棒下滑h=3m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值。求此過(guò)程中金屬棒達(dá)到的最大速度和電阻中產(chǎn)生的熱量。（g=10m/s2）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)測(cè)得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R=0.5m，離水平地面的高度H=0.8m，物塊平拋落地過(guò)程水平位移的大小x=0.4m。設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度。求：

（1）物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小；

（2） 物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ．

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