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精英家教網如圖所示,MN、PQ為水平放置、相距為d的兩平行金屬板,兩板間電壓為U,且上板帶正電,板MN中央有一個小孔0,板間電場可認為勻強電場.AB是一根長為L(L<d)、質量為m的均勻帶負電的絕緣細桿.現(xiàn)將桿下端置于O處,然后將桿由靜止釋放,桿運動過程中始終保持豎直.當桿下落
L3
時速度達到最大.重力加速度為g.求:
(1)細桿帶電荷量;
(2)桿下落的最大速度;
(3)若桿沒有全部進入電場時速度減小為零,求電場力對桿所做功的最大值.
分析:(1)根據重力與電場力相等,與電場強度公式,即可求解;
(2)根據運動定理,即可求解;
(3)根據動能定理,即可確定克服電場力做的功.
解答:解:(1)設桿的帶電量為q,板間電場強度為E.桿下落
L
3
時,a=0,則
mg=
1
3
qE    
E=
U
d
 
兩式解得q=
3mgd
U

(2)桿下落
L
3
時,速度最大,由動能定理得
mg
L
3
-
q
3
1
2
×
L
3
=
1
2
m
v
2
m
   
聯(lián)立②、④式解得    vm=
qL
3
 
(3)當桿下落速度為零時,桿克服電場力做功最大,設此時桿下落距離為h,則
mgh-
hq
L
×E×
h
2
=0

解得h=
2L
3
  
桿克服電場力做功W=
h
L
qE
h
2
=
2
3
mgL
    
答:(1)細桿帶電荷量q=
3mgd
U
;
(2)桿下落的最大速度  vm=
qL
3
;
(3)若桿沒有全部進入電場時速度減小為零,則電場力對桿所做功的最大值
2
3
mgL
點評:考查電場強度的公式、動能定理的應用,掌握力做功的正負如何確定.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?開封模擬)如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行導軌,間距L=O.5m,導軌平面與水平面 間的夾角6=37°,NQ丄MN,NQ間連接有一個R=3Ω的電阻.有一勻強磁場垂直于 導軌平面,磁感應強度為B=1T.將一根質量為m=0.05kg的金屬棒放置在導軌上,金屬棒的電阻r=2Ω,其余部分電阻不計.現(xiàn)從ab由靜止釋放金屬棒,ab緊靠NQ,金屬棒沿導軌向下運動過程中始 終與NQ平行.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變,cd到ab的距 離為S=2m.(g取=10m/s2
(1)金屬棒到達cd處的速度是多大?
(2)在金屬棒從ab運動到cd的過程中,電阻R上產生的熱量是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長的平行導軌,NQ⊥MN,導軌  平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接一個R=4Ω的電阻.一勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度B=1T.將一根質量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab,緊靠NQ放置在導軌上,且與導軌接觸良好,導軌的電阻不計.現(xiàn)靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,當金屬棒滑行至cd處時已經達到穩(wěn)定速度,cd離NQ的距離s=0.2m.g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8. 問:
(1)當金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多大?
(2)金屬棒達到的穩(wěn)定速度多大?
(3)若將金屬棒滑行至以處的時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁場的磁感應強度逐漸減小,可使金屬棒中不產生感應電流,則t=1s時磁感應強度多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,MN、PQ是兩條在水平面內、平行放置的光滑金屬導軌,導軌的右端接理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路,變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1:n2=2,導軌寬度為L=0.5m.質量為m=1kg的導體棒ab垂直MN、PQ放在導軌上,在水平外力作用下,從t=0時刻開始往復運動,其速度隨時間變化的規(guī)律是v=2sin
π
2
t
,已知垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應強度為B=1T,導軌、導體棒、導線和線圈的電阻均不計,電流表為理想交流電表,導體棒始終在磁場中運動.則下列說法中正確的是( 。
A、在t=1s時刻電流表的示數(shù)為
1
2
2
A
B、導體棒兩端的最大電壓為1V
C、單位時間內電阻R上產生的焦耳熱為0.25J
D、從t=0至t=3s的時間內水平外力所做的功為0.75J

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行金屬導軌,間距L=0.50m,導軌平面與水平面間夾角θ=37°,N、Q間連接一個電阻R=5.0Ω,勻強磁場垂直于導軌平面向上,磁感應強度B=1.0T.將一根質量m=0.050kg的金屬棒放在導軌的ab位置,金屬棒的電阻為r=1.0Ω,導軌的電阻不計.現(xiàn)由靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與導軌垂直,且與導軌接觸良好.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.50,當金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變,位置cd與ab之間的距離s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)金屬棒達到cd處的感應電流大;
(2)金屬棒從ab運動到cd的過程中,電阻R產生的熱量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,MN和PQ式固定在水平面內間距L=0.02m的平行金屬軌道,軌道的電阻忽略不計,金屬桿ab垂直放置在軌道上.兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻,ab桿的電阻R=0.50Ω,ab桿與軌道接觸良好并不計摩擦,整個裝置放置在磁感應強度為B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向下.對ab桿施加一水平向右的拉力,使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運動.求:
(1)通過電阻R0的電流;
(2)對ab桿施加的水平向右的拉力的大;
(3)ab桿兩端的電勢差.

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