如圖所示,光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MNPQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R
的電阻,在兩導(dǎo)軌間矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab,垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場左邊界相距d0.現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由靜止開始運動,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸,導(dǎo)軌電阻不計).求:
(1)在圖中標(biāo)出當(dāng)棒ab進(jìn)入磁場后流過電阻R的電流方向;
(2)棒ab在離開磁場右邊界時的速度;
(3)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能.
(1) 由右手定則可判斷流過電阻R的電流從M到P;
(2) ;
(3) 。
解析試題分析:導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,使得導(dǎo)體棒受到安培力作用,導(dǎo)體棒在磁場中做勻速運動時,其所受的外力F和安培力平衡,據(jù)此可以求出棒的速度.根據(jù)動能定理(或能量守恒定律)可以求出電路中消耗的電能,注意克服安培力所做功等于整個回路中產(chǎn)生的電能.
解答過程:(1)ab進(jìn)入磁場后,由右手定則可判斷流過電阻R的電流從M到P。
(2)設(shè)ab棒離開磁場右邊界前做勻速運動的速度為V,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:
(1)
由閉合電路歐姆定律得,回路中的電流為:
(2)
對ab棒,由平衡條件得:
(3)
聯(lián)立(1)、(2)、(3)式解得:
(4)
(3) 從ab棒開始運動到離開磁場右邊界,由動能定理得
(5)
克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能,則
(6)
由(4)、(5)、(6)式解得
(7)
故ab棒通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能為:
考點:本題考查了導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、共點力的平衡條件、閉合電路歐姆定律、動能定理、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(19分)如圖所示,邊長為的正方形PQMN區(qū)域內(nèi)(含邊界)有垂直紙面向外的勻強磁場,左側(cè)有水平向右的勻強電場,場強大小為,質(zhì)量為、電荷量為的帶正電粒子從O點由靜止開始釋放,O、P、Q三點在同一水平直線上,OP=L,帶電粒子恰好從M點離開磁場,不計帶電粒子重力,求:
(1)磁感應(yīng)強度大小;
(2)粒子從O點運動到M點經(jīng)歷的時間;
(3)若磁場磁感應(yīng)強度可調(diào)節(jié)(不考慮磁場變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)),帶電粒子從邊界NM上的點離開磁場,與N點距離為,求磁場磁感應(yīng)強度的可能數(shù)值.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L=2 m,兩導(dǎo)軌間距d=0.5 m,軌道平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.6 Ω的電阻,軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度B=1 T,如圖所示.有一質(zhì)量m=0.5 kg、電阻r=0.4 Ω的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端,其余部分電阻不計.已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6 J,取g=10 m/s2,試求:
(1)當(dāng)棒的速度v=2 m/s時,電阻R兩端的電壓;
(2)棒下滑到軌道最底端時速度的大小;
(3)棒下滑到軌道最底端時加速度a的大。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖所示,足夠長的間距為L=0.2m光滑水平導(dǎo)軌EM、FN與PM、QN相連,PM、QN是兩根半徑為d=0.4m的光滑的圓弧導(dǎo)軌,O、P連線水平,M、N與E、F在同一水平高度,水平和圓弧導(dǎo)軌電阻不計,在其上端連有一阻值為R=8W的電阻,在PQ左側(cè)有處于豎直向上的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B0=6T。現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m=0.2kg、電阻為r=2W的金屬棒從軌道的頂端P處由靜止開始下滑,到達(dá)軌道底端MN時對軌道的壓力為2mg,取g=10m/s2,求:
(1)棒到達(dá)最低點MN時金屬棒兩端的電壓;
(2)棒下滑到MN過程中金屬棒產(chǎn)生的熱量;
(3)從棒進(jìn)入EM、FN水平軌道后開始計時,磁場隨時間發(fā)生變化,恰好使棒做勻速直線運動,求磁感應(yīng)強度B隨時間變化的表達(dá)式。
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,兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L=1m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=30°,導(dǎo)軌電阻不計。磁感應(yīng)強度為B1=2T的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,長為L=1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=1Ω。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路,電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板,兩板間的距離和板長均為d=0.5m,定值電阻為R2=3Ω,現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放,取g=10m/s2,求:
(1)金屬棒下滑的最大速度為多大?
(2)當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,整個電路消耗的電功率P為多少?
(3)當(dāng)金屬棒穩(wěn)定勻速下滑時,在水平放置的平行金屬間加一垂直于紙面向里的勻強磁場B2=3T,在下板的右端且非?拷掳宓奈恢锰幱幸毁|(zhì)量為m2=3×10-4kg、所帶電荷量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入兩板間,該液滴可視為質(zhì)點。要使帶電粒子能從金屬板間射出,初速度v應(yīng)滿足什么條件?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN 和PQ,它們的電阻可忽略不計,在M 和P 之間接有阻值為R=3.0Ω 的定值電阻,導(dǎo)體棒ab 長l=0.5m,質(zhì)量m=1kg,其電阻為r=1.0Ω,與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.4T.現(xiàn)使ab 以v0=10m/s 的速度向右做勻速運動.
(1)使ab棒向右勻速的拉力F 為多少?
(2)若撤掉拉力F,當(dāng)導(dǎo)體棒速度v=5m/s 時,試求導(dǎo)體棒的加速度大小為多少?
(3)試求從撤掉拉力F 后,直至導(dǎo)體棒ab 停止的過程中,在電阻R 上消耗的焦耳熱。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如右圖所示,有一水平向右的勻強電場,場強為,一根長、與水平方向的夾角為的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場中,桿的下端M固定一個帶電小球A,電荷量;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量,質(zhì)量.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運動.(靜電力常量,取,)求:
(1)小球B開始運動時的加速度為多大?
(2)小球B的速度最大時,與M端的距離r為多大?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:單選題
把一物體豎直向上拋出去,該物體上升的最大高度為h,若物體的質(zhì)量為m,所受空氣阻力為f,則在從物體被拋出到落回地面的全過程中,下列說法正確的是
A.重力做的功為mgh | B.重力做功為2mgh |
C.空氣阻力做功為零 | D.空氣阻力做的功為-2fh |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:單選題
空間存在一沿x軸方向的靜電場,電場強度E隨x變化的關(guān)系如圖所示,圖線關(guān)于坐標(biāo)原點對稱,A、B是x軸上關(guān)于原點對稱的兩點。下列說法中正確的是
A.取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,則O點處電勢為零
B.電子在A、B兩點的電勢能相等
C.電子在A、B兩點的加速度方向相同
D.電子從A點由靜止釋放后的運動軌跡可能是曲線
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com