如圖,在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌AB、CD.導(dǎo)軌間距為L,電阻不計.一根電阻不計的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動.棒與導(dǎo)軌垂直,并接觸良好.導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為B.導(dǎo)軌右邊與電路連接.電路中的三個定值電阻阻值分別為2R、R和R.在BD間接有一水平放置的平行板電容器C,板間距離為d.
(1)當(dāng)ab 以速度V0 勻速向左運(yùn)動時,電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止.試判斷微粒的帶電性質(zhì),及帶電量的大小.
(2)ab 棒由靜止開始,以恒定的加速度a向左運(yùn)動.討論電容器中帶電微粒的加速度如何變化. (設(shè)帶電微粒始終未與極板接觸.)
分析:(1)當(dāng)ab以速度v0勻速向左運(yùn)動時,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流方向,確定出電容器兩極板的電性.根據(jù)微粒受力平衡即可判斷微粒的電性,由平衡條件可求出電量的大。
(2)分析微粒的受力,根據(jù)微粒受力平衡列式,結(jié)合板間電壓與時間的關(guān)系,求得棒運(yùn)動的時間.再進(jìn)行討論加速度與時間的關(guān)系.
解答:解:ab棒勻速向左運(yùn)動時,棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,則電容器上板帶正電,下板帶負(fù)電,場強(qiáng)方向向下.
∵微粒受力平衡,電場力方向向上,
∴微粒帶負(fù)電
由平衡條件得 mg=q
UC
d

又UC=IR,I=
E
3R
,E=Blv0
由以上各式求出q=
3mgd
Blv0

(2)設(shè)經(jīng)過時間t0,微粒受力平衡,則 mg=q
UC
d

UC=
1
3
E=
1
3
Blat0,
解得,t0=
3mgd
Blaq

當(dāng)t<t0時,根據(jù)牛頓第二定律得:a1=g-
Blaq
3md
t
,越來越小,加速度方向向下;
當(dāng)t=t0時,a2=0;
當(dāng)t>t0時,根據(jù)牛頓第二定律得:a3=
Blaq
3md
t
-g,越來越大,加速度方向向上;
答:(1)微粒的帶負(fù)電,帶電量的大小為出
3mgd
Blv0

(2)討論見上.
點(diǎn)評:本題是電容器、電路、電磁感應(yīng)、力學(xué)等知識的綜合,只要掌握基本知識就能正確解答.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖,在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌AB、CD.導(dǎo)軌間距為L,電阻不計.一根電阻不計的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動.棒與導(dǎo)軌垂直,并接觸良好.導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為B.導(dǎo)軌右邊與電路連接.電路中的兩個定值電阻組織分別為2R和R.在BD間接有一水平放置的平行板電容器C,板間距離為d.當(dāng)ab以速度v0勻速向左運(yùn)動時,電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止.求:微粒的帶電性質(zhì),及帶電量的大。

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如圖,在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌AB、CD。導(dǎo)軌間距為L,電阻不計。一根電阻不計的金屬棒可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動。棒與導(dǎo)軌垂直,并接觸良好。導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌右邊與電路連接。電路中的兩個定值電阻組織分別為2R和R。在BD間接有一水平放置的平行板電容器C,板間距離為d。當(dāng)以速度勻速向左運(yùn)動時,電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止。求:微粒的帶電性質(zhì),及帶電量的大小。

 

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科目:高中物理 來源:2014屆安徽省高二下學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

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