如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開(kāi)始下滑，到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg．整個(gè)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌電接觸良好，求：

（1）棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小和通過(guò)電阻R的電流．
（2）棒從ab下滑到cd過(guò)程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過(guò)R的電荷量．
（3）若棒在拉力作用下，從cd開(kāi)始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在到達(dá)ab的過(guò)程中拉力做的功為多少？
（1），（2），（3）

試題分析：（1）到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，設(shè)棒的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，感應(yīng)電流為I，則
   
  
    
解得    
（2）設(shè)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律有
   
解得    
設(shè)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，平均感應(yīng)電流為，通過(guò)R的電荷量為q，則
       
解得      
（3）金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水平方向的分速度    
金屬棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生正弦交變電流的有效值  
在四分之一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量   
設(shè)拉力做的功為，由功能關(guān)系有         
解得                          
點(diǎn)評(píng)：本題中金屬棒做圓周運(yùn)動(dòng)，分析向心力的來(lái)源，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律求出速度，分析能量如何轉(zhuǎn)化是運(yùn)用能量守恒定律的關(guān)鍵．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，O、P、Q三點(diǎn)在同一水平直線(xiàn)上，OP＝L，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形PQMN區(qū)域內(nèi)(含邊界)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，帶電粒子恰好從M點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，不計(jì)帶電粒子重力，求：

⑴磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；
⑵粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間；
⑶若圖中電場(chǎng)方向改為豎直向下，場(chǎng)強(qiáng)大小未知，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，當(dāng)粒子從O點(diǎn)以水平速度v0射入電場(chǎng)，從PN的中點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，從N點(diǎn)射出磁場(chǎng)，求帶電粒子的初速度v0。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E；磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O′，OO′是平行于兩金屬板的中心線(xiàn)。擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度為B2。CD為磁場(chǎng)B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角θ=45°，O′C=a，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有不同電荷量、不同速度的正、負(fù)帶電粒子（不計(jì)重力），自O(shè)點(diǎn)沿OO′方向進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域，其中有些粒子沿直線(xiàn)OO′方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中，求：

（1）進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的帶電粒子的速度
（2）能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值
（3）絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如右圖所示，實(shí)線(xiàn)表示在豎直平面內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，電場(chǎng)線(xiàn)與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線(xiàn)l做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)
A．液滴一定做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
B．液滴一定帶正電
C．電場(chǎng)線(xiàn)方向一定斜向上
D．液滴一定做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：填空題

一個(gè)帶電微粒在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).則該帶電微粒必然帶_______，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)______.若已知圓半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線(xiàn)速度為_(kāi)______.
 

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，傾角為37°的光滑絕緣的斜面上放著M=1kg的U型導(dǎo)軌abcd，ab∥cd。另有一質(zhì)量m=1kg的金屬棒EF平行bc放在導(dǎo)軌上，EF下側(cè)有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑。以O(shè)O′為界，下部有一垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上部有平行于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=1T，導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)L=1m。金屬棒EF的電阻R=1.2Ω，其余電阻不計(jì)。金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，開(kāi)始時(shí)導(dǎo)軌bc邊用細(xì)線(xiàn)系在立柱S上，導(dǎo)軌和斜面足夠長(zhǎng)。當(dāng)剪斷細(xì)線(xiàn)后，試求：

（1）細(xì)線(xiàn)剪短瞬間，導(dǎo)軌abcd運(yùn)動(dòng)的加速度；                                              
（2）導(dǎo)軌abcd運(yùn)動(dòng)的最大速度；
（3）若導(dǎo)軌從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最大速度的過(guò)程中，流過(guò)金屬棒EF的電量q=5C，則在此過(guò)程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少？（sin37°=0.6）

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖，圓柱桶的一個(gè)橫截面在xOy平面內(nèi)，與x軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O，圓心為，半徑為，在與y軸成=角的直徑兩端開(kāi)有小孔和�，F(xiàn)在桶內(nèi)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向平行于軸線(xiàn)向外，該裝置就是一個(gè)離子速度選擇器。離子束以某一入射角從孔射入，取值不同，就有不同速率的離子從孔射出。x軸下方存在方向沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其右邊界上放置一個(gè)與y軸平行、間距為的擋板，板上開(kāi)有小孔（與、、共線(xiàn)），緊靠孔處安放一離子探測(cè)器。當(dāng)離子源S以入射角對(duì)準(zhǔn)孔發(fā)射某種正離子，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為時(shí)，探測(cè)器檢測(cè)到有離子射入。不計(jì)離子重力和離子間的作用，打在桶壁和擋板上的離子不再反彈。試求：

（1）射入探測(cè)器上的離子的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）；
（2）射入探測(cè)器上的離子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（13分）在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系中，存在一個(gè)半徑R＝0.2 m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0 T，方向垂直紙面向外，該磁場(chǎng)區(qū)域的右邊緣與y坐標(biāo)軸相切于原點(diǎn)O點(diǎn)．y軸右側(cè)存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝1.0×104 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y軸正方向，電場(chǎng)區(qū)域?qū)挾?i>l＝0.1 m．現(xiàn)從坐標(biāo)為?(－0.2 m，－0.2 m?)的P點(diǎn)發(fā)射出質(zhì)量m＝2.0×10－9 kg、帶電荷量q＝5.0×10－5 C的帶正電粒子，沿y軸正方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，速度大小v0＝5.0×103 m/s.（粒子重力不計(jì)）．

(1)求該帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；
(2)為了使該帶電粒子能從坐標(biāo)為(?0.1 m，－0.05 m?)的點(diǎn)回到電場(chǎng)，可在緊鄰電場(chǎng)的右側(cè)一正方形區(qū)域內(nèi)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，試求所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和正方形區(qū)域的最小面積．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（13分）如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量q=+1.0×10-5C（重力不計(jì)），從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1=100V的電場(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，微粒射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ=30º，并接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L=20cm，兩板間距d=17.3cm。（注意：計(jì)算中 取1.73）
求：
⑴帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速率v1；
⑵偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中兩金屬板間的電壓U2；
⑶為使帶電微粒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，B的取值滿(mǎn)足怎樣的條件？

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