【題目】如圖所示,光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置,其間距d=1.0m,右端通過(guò)導(dǎo)線與阻值R=2.0Ω的電阻相連,在正方形區(qū)域CDGH內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 一質(zhì)量m=100g、阻值r=0.5Ω的金屬棒,在與金屬棒垂直、大小為F=0.2N的水平恒力作用下,從CH左側(cè)x=1.0m處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。不考慮導(dǎo)軌電阻,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸. 求:

(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;

(2)金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱;

(3)其它條件不變,如果金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)立即撤掉恒力F,試討論金屬棒是否能越過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由;

(4)接(3)問(wèn),試求上述過(guò)程中流過(guò)電阻R的電量是多少。

【答案】(1) (2) (3)可以穿越 (4)

【解析】 (1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻加速直線運(yùn)動(dòng),F=ma得:a=F/m=0.2/0.1m/s2=2m/s2.

進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間的速度為v,v2=2ax得:v=2m/s.

金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間恰好做勻速運(yùn)動(dòng),則有:

F=FA…①

FA=BId…②

I=E/(R+r)…③

E=Bdv…④

①②③④聯(lián)立解得:B= 0.5T.

(2)金屬棒穿越磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:I==0.4A.

金屬棒穿越磁場(chǎng)所用的時(shí)間為:t=d/v=1/2s=0.5s,

電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=I2Rt=0.42×2×0.5J=0.16J.

(3)設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域無(wú)限長(zhǎng),金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng),最后靜止,將此過(guò)程無(wú)限分割,向右為正,由動(dòng)量定理可得:

(BdI1△t1+BdI2△t2+BdI3△t3+…+BdIn△tn)=0mv,

(BdBdv1△t1+Bdv2△t2+BdBdv3△t3+…+BdBdvn△tn)/(R+r)=0mv,

代入數(shù)據(jù)解得:x′=2m>1m.

所以金屬棒可以超過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域右邊界。

(4)根據(jù)q=(I1△t1+I2△t2+I3△t3+…+In△tn)= =

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某發(fā)電廠通過(guò)兩條輸電線向遠(yuǎn)處的用電設(shè)備供電,當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率為P0時(shí),額定電壓為U的用電設(shè)備消耗的功率為P064%,若發(fā)電廠用一臺(tái)理想升壓變壓器T1先把電壓升高,仍通過(guò)原來(lái)的輸電線供電,到達(dá)用電設(shè)備所在地,再通過(guò)一臺(tái)理想降壓變壓器T2把電壓降到用電設(shè)備的額定電壓,供用電設(shè)備使用,如圖所示,這樣改動(dòng)后,當(dāng)發(fā)電廠輸出的功率仍為P0,用電設(shè)備可增加若干獲得的功率增至P096%。試求所用升壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1/n2以及降壓變壓器的原線圈與副線圈的匝數(shù)比n3/n4各為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】真空中有一邊長(zhǎng)為L的正方形區(qū)域ABCD,EAB邊中點(diǎn),該區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向平行于AB邊且從A指向B。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從AB邊上某點(diǎn)以速度垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng),恰好從C點(diǎn)離開(kāi)正方形區(qū)域,離開(kāi)時(shí)的速度方向與對(duì)角線AC相切。不計(jì)粒子重力。則

A. 入射點(diǎn)在E點(diǎn)

B. 粒子電勢(shì)能減少

C. 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為

D. 粒子離開(kāi)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放,傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng),物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體在滑下傳送帶之前能保持與傳送帶相對(duì)靜止,對(duì)于物體從靜止釋放到與傳送帶相對(duì)靜止這一過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是(  )

A. 電動(dòng)機(jī)多做的功為mv2

B. 物體在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)

C. 傳送帶克服摩擦力做的功為mv2

D. 電動(dòng)機(jī)增加的功率為μmgv

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一摩托車在t0時(shí)刻由靜止開(kāi)始在平直的公路上行駛,其運(yùn)動(dòng)過(guò)程的at圖像如圖所示,根據(jù)已知的信息,可知

A. 摩托車的最大動(dòng)能

B. 摩托車在30 s末的速度大小

C. 030 s的時(shí)間內(nèi)牽引力對(duì)摩托車做的功

D. 10 s末摩托車開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示裝置中,質(zhì)量均為m的小球A、B系在等長(zhǎng)度的輕繩OA、OB下端,并都以轉(zhuǎn)速n繞同一豎直軸在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)繩OAOB夾角為α,質(zhì)量為2m的物塊C靜止不動(dòng);若將C換成質(zhì)量為3m的物塊D,要保證在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí),AB仍在同一水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)D靜止不動(dòng),則A、B的質(zhì)量和兩球做圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速n應(yīng)如何調(diào)整

A. 減少A、B的質(zhì)量,增大轉(zhuǎn)速n

B. 保持A、B的質(zhì)量不變,增大轉(zhuǎn)速n

C. 增大AB的質(zhì)量,減小轉(zhuǎn)速n

D. 增大A、B的質(zhì)量,增大轉(zhuǎn)速n

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)人用一根長(zhǎng)1 m、只能承受74 N拉力的繩子,拴著一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),已知圓心O離地面的高度為h=6 m。轉(zhuǎn)動(dòng)中小球在最低點(diǎn)時(shí)繩子恰好斷了.(g10 m/s2)

(1)繩子斷時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的角速度為多大?

(2)繩斷后,小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平距離是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌NMPQ固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距L=0.50 m,一根質(zhì)量為m=0.50 kg的勻質(zhì)金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上且接觸良好,abMP恰好圍成一個(gè)正方形.該導(dǎo)軌平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上、大小可以隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ab棒與導(dǎo)軌間的滑動(dòng)摩擦力為Ff=1.0 N(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),棒的電阻為R=0.10 Ω,其它電阻均不計(jì).開(kāi)始時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.50 T.

(1)若從t=0時(shí)開(kāi)始,調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,使其以=0.40 T/s的變化率均勻增加,求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間ab棒開(kāi)始滑動(dòng);

(2)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小不變,從t=0時(shí)刻開(kāi)始,給ab棒施加一個(gè)與之垂直且水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),其大小隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為F=(3+2.5t)N,求此棒的加速度大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,在xoy平面第一象限整個(gè)區(qū)域分布勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向平行y軸向下,在第四象限內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),左邊界為y軸,右邊界為的直線,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子從y軸上P點(diǎn)以初速度垂直y軸射入勻強(qiáng)電場(chǎng),在電場(chǎng)力作用下從x軸上Q點(diǎn)以與x軸正方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知OQ=d,不計(jì)粒子重力,求:

1P點(diǎn)坐標(biāo);

2)要使粒子能再進(jìn)入電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍;

3)要使粒子能第二次進(jìn)入磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。

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