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(14分)處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行光滑金屬導軌相距1m,導軌平面與水平面成θ=37°角,下端連接電阻或電容器.勻強磁場方向與導軌平面垂直,磁感應強度的大小B=2T,質量為0.02 kg、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。若將下端連接阻值為R=20Ω的電阻,如圖所示,(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

(1) 當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時,求該速度的大。
(2) 當金屬棒下滑速度達到0.4m/s時,求加速度的大小.
(3) 若將下端連接的電阻換成電容為C=10000μF的電容器,求金屬棒下滑的加速度.
(1)0.6m/s(2)a1=2m/s2(3)a1=2m/s2

試題分析:(1)當金屬棒速度穩(wěn)定時,金屬棒勻速運動,
當金屬棒速度穩(wěn)定時:
由法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律,
解得:
(2)當速度v1=0.4m/s時:由法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律,
由牛頓第二定律知:
解得:a1=2m/s2
(3)換成電容器時t時刻棒的速度為v,則棒產生的電動勢和電容器充電電量,
解得:
時間內電荷量變化為

則牛頓第二定律知

解得:m/s2
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(16分)如圖所示的空間中0點,放一質量為m,帶電量為+q的微粒,過0點水平向右為x軸,豎直向下為y軸,MN為邊界線,上方存在水平向右的勻強電場E,下方存在水平向左的勻強電場E′和垂直紙面向里的勻強磁場。OM=h,若從靜止釋放此微粒,微粒一直沿直線OP穿過此區(qū)域,θ=600,若在O點給它一沿x方向的初速v。,它將經過MN上的C點。電場強度E和E′大小未知求:

①第一次通過MN上的C點的坐標;
②勻強磁場的磁感應強度B。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在xOy平面直角坐標系的第一象限有射線OA,OA與x軸正方向夾角為30°,OA與y軸所夾區(qū)域內有沿y軸負方向的勻強電場E1,第二象限存在水平向右的勻強電場E2,其它區(qū)域存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場.有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點沿著x軸正方向以初速度v0射入電場,運動一段時間后經過Q點垂直于射線OA進入磁場,經磁場垂直x軸進入偏轉電場E2,過y軸正半軸上的P點再次進入勻強電場E1,已知OP=h,不計粒子重力,求:

(1)粒子經過Q點時的速度大。
(2)勻強電場電場強度E1的大;
(3)粒子從Q點運動到P點所用的時間.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(19分)如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內分別存在勻強磁場,磁感應強度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時刻從y軸上的P點射入區(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時,速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時,另一質量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點沿x軸正向射入區(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計重力和兩粒子之間的相互作用力。求

(1)粒子a射入區(qū)域I時速度的大。
(2)當a離開區(qū)域II時,a、b兩粒子的y坐標之差。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示的速度選擇器中有正交的電場和磁場,有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中,并沿直線運動(不考慮重力作用),則此粒子
A.一定帶正電
B.一定帶負電
C.一定不帶電
D.可能帶正電或負電,也可能不帶電

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

光滑絕緣水平面上有一個帶點質點正在以速度向右運動。如果加一個豎直向下的勻強磁場,經過一段時間后,該質點的速度第一次變?yōu)榕c初始時刻的速度大小相等、方向相反;如果不加勻強磁場而改為加一個沿水平方向的勻強電場,經過相同的一段時間后,該質點的速度也第一次變?yōu)榕c初始時刻的速度大小相等、方向相反,則所加的勻強磁場的磁感應強度和所加的勻強電場的電場強度的比值
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(14分)如圖所示,在x軸上方有一勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于紙面向里,大小為B,x軸下方有一勻強電場,電場強度的大小為E,方向與y軸的夾角θ為45°且斜向上方,F(xiàn)有一質量為m電量為q的正離子,以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場,該離子在磁場中運動一段時間后從x軸上的C點進入電場區(qū)域,該離子經C點時的速度方向與x軸夾角為45°。不計離子的重力,設磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大。求:

⑴C點的坐標;
⑵離子從A點出發(fā)到第三次穿越x軸時的運動時間;
⑶離子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場方向的夾角。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

在平面直角坐標系xoy的第一象限內有一圓形勻強磁場區(qū)域,半徑r=0.1m,磁感應強度B=0.5T,與y軸、x軸分別相切于A、C兩點。第四象限內充滿平行于x軸的勻強電場,電場強度E=0.3 V/m,如圖所示。某帶電粒子以vo=20m/s的初速度,自A點沿AO1方向射入磁場,從C點射出(不計重力)。
(1)帶粒子的比荷;
(2)若該粒子以相同大小的初速度,自A點沿與AO1成30o角的方向斜向上射入磁場,經磁場、電場后射向y軸,求經過y軸時的位置坐標。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(17分)如圖所示,真空中的矩形abcd區(qū)域內存在豎直向下的勻強電場,半徑為R的圓形區(qū)域內同時存在垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運動;當撤去磁場并保留電場,粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點飛離該區(qū)域。已知,忽略粒子的重力。求:

(1)帶電粒子的電荷量q與質量m的比值
(2)若撤去電場保留磁場,粒子離開矩形區(qū)域時的位置。

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