精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

（10分）如圖兩根正對的平行金屬直軌道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、磁感應強度B =0.64T的勻強磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導體桿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桿開始運動,當運動至磁場的左邊界時撤去F,結果導體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP′.已知導體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導體桿ab與直軌道間的動摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計,取g=10m/s2，求：

①導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導體桿穿過磁場的過程中整個電路產生的焦耳熱

①　�、�

解析試題分析：①設導體桿在磁場中運動的時間為 t，由法拉第電磁感應定律得：
產生的感應電動勢的平均值為
由閉合電路歐姆定律得：通過電阻 R 的感應電流的平均值為
通過電阻R的電荷量
聯(lián)立以上各式解得：．
②設導體桿在 F 的作用下運動到磁場的左邊界時的速度為v1，導體桿離開磁場時的速度大小為v2，運動到圓軌道最高點的速度為v3，根據(jù)動能定理則有，解得：
因導體桿恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點，根據(jù)牛頓第二定律，對導體桿在軌道最高點時有
對于導體桿從NN′運動至 PP′的過程，根據(jù)機械能守恒定律有 　
聯(lián)立以上兩式解得 　
導體桿穿過磁場的過程中損失的機械能
導體桿穿過磁場的過程，整個電路中機械能轉化為內能，根據(jù)能量守恒定律
此過程，電路中產生的焦耳熱為．
考點：本題考查了動能定理的應用、牛頓第二定律、機械能守恒定律、法拉第電磁感應定律等知識，同時考查考生分析和解決綜合題的能力．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，在x軸的上方有沿y軸負方向的勻強電場，電場強度為E；在x軸的下方等腰三角形CDM區(qū)域內有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，C、D在x軸上，它們到原點O的距離均為a，θ＝30°,現(xiàn)將一質量為m、帶電量為q的帶正電粒子，從y軸上的P點由靜止釋放，不計重力作用和空氣阻力的影響．

（1）若粒子第一次進入磁場后恰好垂直CM射出磁場，求P、O間的距離；
（2）P、O間的距離滿足什么條件時，可使粒子在電場和磁場中各運動3次?

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，一質量為m、電荷量為q、重力不計的微粒，從傾斜放置的平行電容器I的A板處由靜止釋放，A、B間電壓為U1。微粒經加速后，從D板左邊緣進入一水平放置的平行板電容器II，由C板右邊緣且平行于極板方向射出，已知電容器II的板長為板間距離的2倍。電容器右側豎直面MN與PQ之間的足夠大空間中存在著水平向右的勻強磁場（圖中未畫出），MN與PQ之間的距離為L，磁感應強度大小為B。在微粒的運動路徑上有一厚度不計的窄塑料板（垂直紙面方向的寬度很�。�，斜放在MN與PQ之間，=45°。求：

（1）微粒從電容器I加速后的速度大��；
（2）電容器II  CD間的電壓；
（3）假設粒子與塑料板碰撞后，電量和速度大小不變、方向變化遵循光的反射定律，碰撞時間極短忽略不計，微粒在MN與PQ之間運動的時間和路程。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（20分）一個“”形導軌PONQ，其質量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強磁場中，另有一根質量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導軌上，CD與導軌的動摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強磁場以ab為界，左側的磁場方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側磁場方向水平向右，磁感應強度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導軌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。導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動，一直到CD中的電流達到4.0A時，導軌改做勻速直線運動.設導軌足夠長，取g=10m/s2.求：

⑴導軌運動起來后，C、D兩點哪點電勢較高？
⑵導軌做勻速運動時，水平拉力F的大小是多少？
⑶導軌做勻加速運動的過程中，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，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： 題型：計算題

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

（1）點坐標；
（2）要使粒子能再進入電場，磁感應強度的取值范圍；
（3）要使粒子能第二次進入磁場，磁感應強度的取值范圍。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，豎直平面內有一半徑為r、內阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處與相距為2r、電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II，磁感應強度大小均為B�，F(xiàn)有質量為m、電阻不計的導體棒ab，從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，設平行軌道足夠長。已知導體棒ab下落r/2時的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。

（1）求導體棒ab從A下落r/2時的加速度大小。
（2）若導體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。               

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長。電阻不計的平行金屬導軌相距1m，導軌平面與水平面成370角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直。質量為0.2kg。電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25。求：

(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大��；
(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻消耗的功率為，求該速度的大��；
(3)在上問中，若，金屬棒中的電流方向到，求磁感應強度的大小與方向。(取 ，，)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，在xoy平面的第四象限內存在沿y軸正方向的勻強磁場，場強大小為E，第一象限存在一有界勻強磁場，方向垂直于xoy平面向里，磁感應強度為B，磁場上邊界與x軸正向夾角θ=30°，直線MN與y軸平行，N點坐標為（L,0），現(xiàn)從MN上的P點無初速度釋放質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，不計粒子的重力，求：

（1）若粒子進入磁場后將垂直于上邊界射出磁場，求PN之間的距離；
（2）若粒子進入磁場后能再次回到電場中，則PN之間的距離應滿足什么條件？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，一個物體放在水平面上，在跟豎直方向成θ角的斜向上的拉力F的作用下沿水平面移動了距離s，若物體的質量為m，物體與水平面之間的摩擦力大小為f，則在此過程中

A．摩擦力做的功為fsB．力F做的功為Fscosθ
C．力F做的功為FssinθD．重力做的功為mgs

查看答案和解析>>

同步練習冊答案