(13分) 如圖所示,足夠長的光滑導(dǎo)軌ab、cd固定在豎直平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為d,b、c兩點間接一阻值為r的電阻。ef是一水平放置的導(dǎo)體桿,其質(zhì)量為m、有效電阻值為r,桿與ab、cd保持良好接觸。整個裝置放在磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。現(xiàn)用一豎直向上的力拉導(dǎo)體桿,使導(dǎo)體桿從靜止開始做加速度為的勻加速運動,上升了H高度,這一過程中bc間電阻r產(chǎn)生的焦耳熱為Q,g為重力加速度,不計導(dǎo)軌電阻及感應(yīng)電流間的相互作用。求:

⑴導(dǎo)體桿上升到H過程中通過桿的電量;
⑵導(dǎo)體桿上升到H時所受拉力F的大。
⑶導(dǎo)體桿上升到H過程中拉力做的功。
(1)  。2)  。3)

試題分析:(1)導(dǎo)體桿上升到H過程中,回路面積減小,磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,根據(jù)電磁感應(yīng)定律得:
根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:感應(yīng)電流平均值 
通過桿的感應(yīng)電量為 
以上各式聯(lián)立解得:導(dǎo)體桿上升到H過程中通過桿的電量 
(2)設(shè)ef上升到H時,速度為、拉力為F、感應(yīng)電流瞬時值為,根據(jù)運動學(xué)公式得:
 解得 
根據(jù)牛頓第二定律,得   
根據(jù)閉合電路的歐姆定律,得     
綜上三式,聯(lián)立解得導(dǎo)體桿上升到H時所受拉力F的大小 
(3)導(dǎo)體桿上升到H過程中,安培力做負(fù)功,由功能關(guān)系知克服安培力做功為回路產(chǎn)生的電熱的2倍,即
由功能關(guān)系得: 
解得: 
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強電場E,在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系xOy,在y<0的空間里有與場強E垂直的勻強磁場B,在y>O的空間內(nèi),將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點)自由釋放,此液滴則沿y軸的負(fù)方向,以加速度a=2g(g為重力加速度)做勻加速直線運動,當(dāng)液滴運動到坐標(biāo)原點時,被安置在原點的一個裝置瞬間改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變),隨后液滴進入y<0的空間運動.液滴在y<0的空間內(nèi)的運動過程中
A.重力勢能一定不斷減小B.電勢能一定先減小后增大
C.動能不斷增大D.動能保持不變

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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,大量質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,從靜止開始經(jīng)極板A、B間加速后,沿中心線方向陸續(xù)進入平行極板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場,飛出偏轉(zhuǎn)電場后進入右側(cè)的有界勻強磁場,最后從磁場左邊界飛出.已知A、B間電壓為U0;極板C、D長為L,間距為d;磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向里,磁場的左邊界與C、D右端相距L,且與中心線垂直.假設(shè)所有粒子都能飛出偏轉(zhuǎn)電場,并進入右側(cè)勻強磁場,不計粒子的重力及相互間的作用.則:

(1)求粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間t;
(2)求能使所有粒子均能進入勻強磁場區(qū)域的偏轉(zhuǎn)電壓的最大值U;
(3)接第(2)問,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U/2時,求粒子進出磁場位置之間的距離.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖所示,一束電子的電荷量為e,以速度v垂直左邊界射入磁感應(yīng)強度為B、寬度為d的有界勻強磁場中,穿過磁場時的速度方向與原來電子的入射方向的夾角θ是30°,則電子的質(zhì)量是多少?電子穿過磁場的時間又是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系,Oy表示豎直向上的方向。已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強電場,現(xiàn)有一個帶電量為2.5×10-4C,質(zhì)量為0.5kg 的小球從坐標(biāo)原點O沿y軸正方向以一定的初速度豎直向上拋出,它到達(dá)的最高點位置為圖中的Q點,不計空氣阻力,g取10 m/s2。試分析求解:

(1) 小球帶何種電荷;
(2) 該勻強電場的電場強度大;
(3) 小球從O點拋出到落回x軸的過程中電勢能的改變量;
(4) 小球落回x軸時的動能。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在x<0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場,在第一象限傾斜直線OM的下方和第四象限內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場。一帶電粒子自電場中的P點沿x軸正方向射出,恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點O進入勻強磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后垂直于y軸從N點回到電場區(qū)域,并恰能返回P點。已知P點坐標(biāo)為,帶電粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,初速度為v0,不計粒子重力。求:

(1)勻強電場的電場強度大小;
(2)N點的坐標(biāo);
(3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,變化磁場會在空間激發(fā)感生電場,感生電場對自由電荷做功產(chǎn)生感生電動勢。如圖甲所示,方向豎直向下的磁場磁感應(yīng)強度均勻增加,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律為B=kt(k為常數(shù)),這時產(chǎn)生感生電場的電場線是一系列逆時針方向以0為圓心的同心圓,且同一條電場線上各點的場強大小相等。
(1)在垂直磁場的平面內(nèi)放一半徑為r的導(dǎo)體環(huán),求導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感生電動勢e;
(2)若在垂直磁場的平面內(nèi)固定一半徑為:的光滑絕緣細(xì)管,管內(nèi)有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的輕質(zhì)小球,如圖乙所示,使磁感應(yīng)強度由零開始增大同時小球在感生電場的作用下,從靜止開始運動,已知在半徑為r的細(xì)管內(nèi)二周產(chǎn)生的感生電動勢e與該處感生電場電場強度E的關(guān)系為e=E·2πr,求當(dāng)磁感應(yīng)強度增大到B0時,細(xì)管對小球的彈力。(設(shè)小球在運動過程中電荷量保持不變,對原磁場的影響可忽略,不計小球重力。)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如右圖所示,PQ是兩塊平行金屬板,上極板接電源正極,兩極板之間的電壓為U=1.2×104V,一帶負(fù)電的粒子通過P極板的小孔以速度v0=2.0×104m/s垂直金屬板飛入,通過Q極板上的小孔后,垂直AC邊經(jīng)中點O進入邊界為等腰直角三角形的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B=1.0T,邊界AC的長度為L=1.6m,粒子比荷=5×104C/kg,不計粒子的重力。求:

(1)粒子進入磁場時的速度大;
(2)粒子經(jīng)過磁場邊界上的位置到B點的距離以及在磁場中的運動時間。

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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坐標(biāo)系中,y>0的范圍內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強電場;在y<0的范圍內(nèi)存在著垂直紙面的勻強磁場(方向未畫出)。已知OA=OC=CD=DE=EF=L,OB=L,F(xiàn)在一群質(zhì)量為m、電荷量大小為q(重力不計)的帶電粒子,分布在A、B之間。t=0時刻,這群帶電粒子以相同的初速度v0沿x軸正方向開始運動。觀察到從A點出發(fā)的帶電粒子恰好從D點第一次進入磁場,然后從O點第一次離開磁場。

(1)試判斷帶電粒子所帶電荷的正負(fù)及所加勻強磁場的方向;
(2)試推導(dǎo)帶電粒子第一次進入磁場的位置坐標(biāo)x與出發(fā)點的位置坐標(biāo)y的關(guān)系式;
(3)試求從A點出發(fā)的帶電粒子,從O點第一次離開磁場時的速度方向與x軸正方向的夾角θ。(圖中未畫出)

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