如圖15,質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為m,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),開始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0。PQ左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a。

(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)經(jīng)過多少時(shí)間拉力F達(dá)到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某一過程中力F做的功為W1,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W2,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。

(1)(2)(3)

解析試題分析:(1)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,而
導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),
回路中的總電阻
感應(yīng)電流的表達(dá)式為
(2)導(dǎo)軌受安培力
由牛頓第二定律
解得
上式中當(dāng)時(shí)外力F取最大值,
(3)設(shè)此過程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s,摩擦力做功為解得
導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量
產(chǎn)生的焦耳熱為。
考點(diǎn):此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、牛頓定律及能量守恒定律。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如右圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子,從D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),此電場(chǎng)方向與AC平行且向上,最后離子打在距離A點(diǎn)2d的G處, AG⊥AC.若不計(jì)離子重力,離子運(yùn)動(dòng)軌跡始終在紙面內(nèi),試求:

⑴此離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r;
⑵離子從D處運(yùn)動(dòng)到G處所需時(shí)間;
⑶離子到達(dá)G處時(shí)的動(dòng)能.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(11分)如圖所示,在xOy直角坐標(biāo)系中,第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng).初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后,從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過y軸上的P點(diǎn)且垂直y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域,在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點(diǎn).已知OA=OC=d.求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(粒子的重力不計(jì)).

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在傾角為θ的絕緣斜面上,有相距為L(zhǎng)的A、B兩點(diǎn),分別固定著兩個(gè)帶電量均為Q的正點(diǎn)電荷。O為AB連線的中點(diǎn),a、b是AB連線上兩點(diǎn),其中。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能從a點(diǎn)出發(fā),沿AB直線向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),其中小滑塊第一次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為,第一次到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能恰好為零,已知靜電力常量為。求:

(1)兩個(gè)帶電量均為Q的正點(diǎn)電荷在a點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;
(2)小滑塊由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小;
(3)aO兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分)如圖所示,在坐標(biāo)系xOy中,y軸右側(cè)有一勻強(qiáng)電場(chǎng);在第二、三象限內(nèi)有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),其上、下邊界無(wú)限遠(yuǎn),右邊界為y軸、左邊界為平行于y軸的虛線,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。一帶正電,電量為q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場(chǎng)左邊界上的A點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域,并從O點(diǎn)射出,粒子射出磁場(chǎng)的速度方向與x軸的夾角θ=45°,大小為v.粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧,且弧的半徑為磁場(chǎng)左右邊界間距的倍。粒子進(jìn)入電場(chǎng)后,在電場(chǎng)力的作用下又由O點(diǎn)返回磁場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)過一段時(shí)間后再次離開磁場(chǎng)。已知粒子從A點(diǎn)射入到第二次離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間恰好等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。忽略重力的影響。求:

(1)粒子經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)速度的方向和A點(diǎn)到x軸的距離;
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向;
(3)粒子從第二次離開磁場(chǎng)到再次到達(dá)磁場(chǎng)所用的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(22分)如圖甲所示,水平放置的A、B兩平行金屬板的中央各有一小孔O1、O2,板間距離為d,開關(guān)S接1。當(dāng)t=0時(shí),在a、b兩端加上如圖乙中的①圖線所示的電壓,同時(shí)在c、d兩端加上如圖丙所示的電壓。此時(shí),一質(zhì)量為m的帶負(fù)電微粒恰好靜止于兩孔連線的中點(diǎn)P處 (P、O1、O2在同一豎直線上)。重力加速度為g,空氣阻力和金屬板的厚度不計(jì)。

⑴若某時(shí)刻突然在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓,則微?蛇_(dá)到的最高點(diǎn)距A板的高度為多少?
⑵試在答題卷所給的坐標(biāo)中,定性畫出在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓之后微粒運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)于P點(diǎn)的重力勢(shì)能Ep隨時(shí)間t變化的圖象(只要求畫出圖線,不必寫出定量關(guān)系式,但必須標(biāo)明各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的橫縱坐標(biāo));
⑶若要使微粒在兩板間運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,從A板中的O1小孔射出,且射出時(shí)的動(dòng)能盡可能大,問應(yīng)在t=0到t=T之間的哪個(gè)時(shí) 刻把開關(guān)s從l扳到2位置?ucd的變化周期T至少為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,在光滑絕緣的水平桌面上建立一xoy坐標(biāo)系,平面處在周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿+y方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向,豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向).在t=0時(shí)刻,一質(zhì)量為m=10g、電荷量為q=0.1C的帶電金屬小球自坐標(biāo)原點(diǎn)O處,以v0=2m/s的速度沿x軸正方向射出.已知E0=0.2N/C、B0=0.2T.求:

(1)t=1s末速度的大小和方向;
(2)1s~2s內(nèi),金屬小球在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期;
(3)試求出第3秒末小球所在位置的坐標(biāo)。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源,它向平面內(nèi)的軸上方各個(gè)方向發(fā)射粒子,粒子的速度大小均為,在的區(qū)域內(nèi)分布有指向軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為,其中分別為粒子的電量和質(zhì)量;在的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的邊界.為一塊很大的平面感光板垂直于平面且平行于軸,放置于處,如圖所示.觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰好無(wú)粒子打到板上.(不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用),求:

(1)粒子通過電場(chǎng)和磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度大小及距y軸的最大距離;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
(3)將板至少向下平移多大距離才能使所有的粒子均能打到板上?此時(shí)ab板上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度.

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

用水平恒力F作用在一個(gè)物體上,使該物體從靜止開始沿光滑水平面在力的方向上移動(dòng)距離s,恒力F 做的功為W1,此時(shí)恒力F的功率為P1,若使該物體從靜止開始沿粗糙的水平面在恒力F的方向上移動(dòng)距離s,恒力F做的功為W2,此時(shí)恒力F的功率為P2,下列關(guān)系正確的是(  )

A.W1<W2,P1<P2 B.W1>W(wǎng)2,P1>P2 
C.W1=W2,P1>P2 D.W1=W2,P1=P2 

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同步練習(xí)冊(cè)答案