【題目】如圖,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L。導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑,求:
(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系;
(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系。
【答案】(1)
(2)
【解析】試題分析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律,求出感應(yīng)電動(dòng)勢;再與相結(jié)合求出電荷量與速度的關(guān)系式.
(2)由左手定則來確定安培力的方向,并求出安培力的大;借助于、及牛頓第二定律來求出速度與時(shí)間的關(guān)系.
解:(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v,則感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv,
平行板電容器兩極板之間的電勢差為U=E,
設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為Q,
按定義有,
聯(lián)立可得,Q=CBLv.
(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間為t,通過金屬棒的電流為i,
金屬棒受到的磁場力方向沿導(dǎo)軌向上,大小為f1=BLi,
設(shè)在時(shí)間間隔(t,t+△t)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為△Q,
則△Q=CBL△v,
按定義有:,
△Q也是平行板電容器極板在時(shí)間間隔(t,t+△t)內(nèi)增加的電荷量,
由上式可得,△v為金屬棒的速度變化量,
金屬棒所受到的摩擦力方向沿導(dǎo)軌斜面向上,
大小為:f2=μN(yùn),式中,N是金屬棒對(duì)于導(dǎo)軌的正壓力的大小,
有N=mgcosθ,
金屬棒在時(shí)刻t的加速度方向沿斜面向下,
設(shè)其大小為a,
根據(jù)牛頓第二定律有:mgsinθ﹣f1﹣f2=ma,
即:mgsinθ﹣μmgcosθ=CB2L2a+ma;
聯(lián)立上此式可得:.
由題意可知,金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),t時(shí)刻金屬棒的速度大小為.
答:(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系為Q=CBLv;
(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系.
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某天體的表面無大氣層,其質(zhì)量為地球質(zhì)量的2倍,其半徑為地球半徑的2倍。已知地球表面附近的重力加速度為 ,地球的第一宇宙速度 。
(1)該天體表面附近的重力加速度g為多大?
(2)靠近該天體表面運(yùn)行的人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度為多大?
(3)在該天體表面以15m/s初速豎直上拋一個(gè)小球,小球在上升過程的最末1s內(nèi)的位移x為多大?
(4)在距該天體表面高h=20m處,以 初速斜向上拋出一個(gè)小球,小球落到該天體表面時(shí)速度為多大?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).線圈中的感生電動(dòng)勢e隨時(shí)間t的變化如圖所示.下面說法中正確的是( )
A. t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零
B. t2時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大
C. t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大
D. 每當(dāng)e變換方向時(shí),通過線圈的磁通量絕對(duì)值都為最大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成.當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí),電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路.僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場,下列說法正確的有( 。
A. 家庭電路正常工作時(shí),L2中的磁通量為零
B. 家庭電路中使用的電器增多時(shí),L2中的磁通量也增大
C. 家庭電路發(fā)生短路時(shí),開關(guān)K將被電磁鐵吸起
D. 地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),開關(guān) K 將被電磁鐵吸起
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(10分)如圖所示,質(zhì)量為4kg的小球用輕質(zhì)細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車后壁上。細(xì)繩的延長線通過小球的球心O,且與豎直方向的夾角為θ=37。g取10 m/s2,已知sin37=0.6,cos37=0.8,求:
(1)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力和車后壁對(duì)小球的壓力;
(2)若要始終保持θ=37,則汽車剎車時(shí)的加速度最大不能超過多少。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為一個(gè)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的軌跡示意圖,已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好互相垂直。質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是()
A. 質(zhì)點(diǎn)在D點(diǎn)的速率比在C點(diǎn)的大
B. 質(zhì)點(diǎn)在相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移大小相等
C. 質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的加速度比在D點(diǎn)的大
D. 從A到D的過程中,加速度與速度的夾角先增大后減小
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,輕桿一端固定在O點(diǎn),另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿與小球間彈力大小為F,小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,其F-圖象如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力,則( )
A. =c時(shí),桿對(duì)小球的彈力方向向上
B. 小球的質(zhì)量為aR/b.
C. =2b時(shí),小球受到的彈力與重力大小相等
D. 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>R/b
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,斜面上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn),,從a點(diǎn)以初動(dòng)能水平拋出一個(gè)小球,它落在斜面上的b點(diǎn),速度方向與斜面之間的夾角為θ.若小球從a點(diǎn)以初動(dòng)能2水平拋出,不計(jì)空氣阻力,則下列判斷正確的是( )
A. 小球?qū)⒙湓?/span>c點(diǎn)
B. 小球?qū)⒙湓?/span>c下方
C. 小球落在斜面的速度方向與斜面的夾角大于θ
D. 小球落在斜面的速度方向與斜面的夾角等于θ
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖的一部分,根據(jù)波爾理論,下列說法正確的是
A. 氫原子從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí),原子的能量增加
B. 氫原子從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí),需吸收光子
C. 一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)向低能級(jí)躍遷,能輻射出3種不同頻率的光子
D. 氫原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com