【題目】如圖,MNPQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ角固定,軌距為d.空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為BP、M間所接阻值為R的電阻.質(zhì)量為m的金屬桿ad水平放置在軌道上,其有效電阻為r.現(xiàn)從靜止釋放ab,當(dāng)它沿軌道下滑距離s時,達(dá)到最大速度.若軌道足夠長且電阻不計,重力加速度為g.求:

1)金屬桿ab運(yùn)動的最大速度;

2)金屬桿ab運(yùn)動的加速度為時,電阻R上電功率;

3)金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過程中,克服安培力所做的功.

【答案】123

【解析】

試題(1)當(dāng)加速度為零時,金屬桿的速度達(dá)到最大,結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式、安培力大小公式、閉合電路歐姆定律和共點(diǎn)力平衡求出金屬桿的最大速度.

2)根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合安培力大小公式求出電流的大小,從而根據(jù)功率的公式求出電阻R上的電功率.

3)根據(jù)動能定理求出金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過程中,克服安培力所做的功.

解:(1)當(dāng)桿達(dá)到最大速度時 F=mgsinθ

安培力F=BId

感應(yīng)電流

感應(yīng)電動勢E=Bdv

解得最大速度

2)當(dāng)ab運(yùn)動的加速度為

根據(jù)牛頓第二定律

電阻R上的電功率P=I′2R

解得

3)根據(jù)動能定理

解得

答:(1)金屬桿ab運(yùn)動的最大速度

2)金屬桿ab運(yùn)動的加速度為時,電阻R上電功率

3)金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過程中,克服安培力所做的功為

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示:在x軸和邊界AB間有方向垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場,寬度為L1=m,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=0.5T。在邊界ABCD間有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場,寬度為L2=m。電磁場的邊界線與y軸垂直。一帶正電的粒子以v=1×107m/s的速度從O點(diǎn)沿與x軸正方向成θ=30°方向射入磁場,經(jīng)過M點(diǎn)(邊界線ABy軸的交點(diǎn))進(jìn)入電場,最后恰好垂直邊界CD射出電場。不計重力。

1)定性畫出該粒子在電磁場中運(yùn)動的軌跡;

2)求該粒子的比荷以及在磁場中運(yùn)動的時間;

3)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源,F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω,金屬導(dǎo)軌的其它電阻不計,g10m/s2。已知sin37=0.60cos37=0.80,

試求:

1)通過導(dǎo)體棒的電流;

2)導(dǎo)體棒受到的安培力大;

3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電子在電場中會受到電場力,電場力會改變電子的運(yùn)動狀態(tài),電場力做功也對應(yīng)著能量的轉(zhuǎn)化。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為-e,不計重力及電子之間的相互作用力,不考慮相對論效應(yīng)。

1)空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,一電子由A點(diǎn)以初速度v0沿水平方向射入電場,軌跡如圖1中虛線所示,B點(diǎn)為其軌跡上的一點(diǎn)。已知電場中A點(diǎn)的電勢為φA,B點(diǎn)的電勢為φB,求:

①電子在由A運(yùn)動到B的過程中,電場力做的功WAB

②電子經(jīng)過B點(diǎn)時,速度方向偏轉(zhuǎn)角θ的余弦值cosθ(速度方向偏轉(zhuǎn)角是指末速度方向與初速度方向之間的夾角)。

2)電子槍是示波器、電子顯微鏡等設(shè)備的基本組成部分,除了加速電子外,同時對電子束起到會聚的作用。

①電子束會聚的原理如圖2所示,假設(shè)某一厚度極小的薄層左側(cè)空間中各處電勢均為φ1,右側(cè)各處電勢均為φ2φ2>φ1),某電子射入該薄層時,由于只受到法線方向的作用力,其運(yùn)動方向?qū)⑾蚍ň方向偏折,偏折前后能量守恒。已知電子入射速度為v1,方向與法線的夾角為θ1,求它射出薄層后的運(yùn)動方向與法線的夾角θ2的正弦值sinθ2。

②電子槍中某部分靜電場的分布如圖3所示,圖中虛線1、2、3、4表示該電場在某平面內(nèi)的一簇等勢線,等勢線形狀相對于z軸對稱。請判斷等勢面1和等勢面4哪個電勢高?對一束平行于z軸入射的電子,請結(jié)合能量守恒的觀點(diǎn)、力與運(yùn)動的關(guān)系簡要分析說明該電場如何起到加速的作用?如何起到會聚的作用?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】5G第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的簡稱,目前世界各國正大力發(fā)展 5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波通信頻率在3.0 GHz以上的超高頻段和極高頻段(如圖所示),比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在0.3GHz3.0GHz間的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率。未來5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時間傳送的數(shù)據(jù)量大。┛蛇_(dá)10G bpsbpsbits per second的英文縮寫,即比特率、比特/秒),是4G網(wǎng)絡(luò)的50-100倍。關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)使用的無線電波,下列說法正確的是

A. 在真空中的傳播速度更快

B. 在真空中的波長更長

C. 衍射的本領(lǐng)更強(qiáng)

D. 頻率更高,相同時間傳遞的信息量更大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)如圖1所示,ABC為一固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道,BC段水平,AB段與BC段平滑連接。質(zhì)量為m1的彈性小球從高h處由靜止開始沿軌道下滑,與靜止在軌道BC段上質(zhì)量為m2的彈性小球發(fā)生碰撞,碰撞前后兩球的運(yùn)動方向在同一水平線上,且在碰撞過程中無機(jī)械能損失。求:

am1球運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度大小v1;

b.碰撞過程中,系統(tǒng)的彈性勢能的最大值Epm。

22018年諾貝爾物理學(xué)獎授予了阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)等三位科學(xué)家,以表彰他們在激光領(lǐng)域的杰出成就。阿瑟·阿什金發(fā)明了光學(xué)鑷子(如圖2),能用激光束夾起極其微小的粒子。

a.為了簡化問題,將激光束看作是粒子流,其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運(yùn)動。激光照射到物體上,會對物體產(chǎn)生力的作用,光鑷效應(yīng)就是一個實(shí)例。現(xiàn)有一透明介質(zhì)小球,處于非均勻的激光束中(越靠近光束中心光強(qiáng)越強(qiáng))。小球的折射率大于周圍介質(zhì)的折射率。兩束相互平行且強(qiáng)度①>②的激光束,穿過介質(zhì)小球射出時的光路如圖3所示。若不考慮光的反射和吸收,請分析說明兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向。

b.根據(jù)上問光束對小球產(chǎn)生的合力特點(diǎn),試分析激光束如何夾起粒子的?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為l.M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計它們之間的摩擦,且導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略,重力加速度為g.

(1)ab桿由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,求它下滑的加速度大小.

(2)若在整套裝置上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場.ab桿由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑.

a.當(dāng)ab桿速度大小為v時,求此時ab桿中的電流大;

b.ab桿下滑過程中的最大速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,面積為S的矩形線圈共N匝,線圈總電阻為R,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中繞豎直軸OO以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,圖示位置C與紙面共面,位置A與位置C45°角。線圈從位置A轉(zhuǎn)過90°到達(dá)位置B的過程中(A位置磁通量為正),下列說法正確的是

A. 磁通量的變化量為BS

B. 通過線圈某一截面的電量q=NBS

C. 為保證線圈勻速轉(zhuǎn)動,外界須向線圈輸入的能量為

D. 平均電動勢為NBSω

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xoy中的第一 象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于坐標(biāo)平面向里的有界圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出);在第二象限內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場.一粒子源固定在 x軸上坐標(biāo)為(-L,0)的A點(diǎn).粒子源沿y軸正方向釋放出速度大小為v的電子,電子恰好能通過y軸上坐標(biāo)為(0,2L)的C點(diǎn),電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后恰好 垂直通過第一象限內(nèi)與x軸正方向成15°角的射線ON(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不考慮粒子的重力和粒子之間的相互作用).求:

1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大。

2)電子離開電場時的速度方向與y軸正方向的夾角θ;

3)圓形磁場的最小半徑Rmin

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