(20分)相距L="1.5" m的足夠長金屬導(dǎo)軌豎直放置,質(zhì)量為m1=1kg的金屬棒和質(zhì)量
為m2="0.27kg" 的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上,如圖(a)所示,虛線上方磁場方向垂直紙面向里,虛線下方磁場方問豎直向下,兩處磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同。棒光滑,cd棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,兩棒總電阻為1.8Ω,導(dǎo)軌電阻不計。ab棒在方向豎直向上,大小按圖(b)所示規(guī)律變化的外力F作用下,從靜止開始,沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動,同時cd捧也由靜止釋放。(取10m/s2)

(1)求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度的大;
(2)已知在2s內(nèi)外力F做功40J,求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱;
(3)判斷cd棒將做怎樣的運(yùn)動,求出cd棒達(dá)到最大速度所需的時間,并在圖(c)中定性畫出cd棒所受摩擦力隨時間變化的圖像。

(1)a=1m/s2,B=1.2T(2)18J(3)2s

解析試題分析:(1)經(jīng)過時間t,金屬棒ab的速率,此時,回路中的感應(yīng)電流
,對金屬棒,由牛頓第二定律得
由以上各式整理得:
在圖線上取兩點(diǎn):代入上式得a=1m/s2,B=1.2T。
(2)在2s末金屬棒的速率m/s
所發(fā)生的位移m   由動能定理得
又Q=W聯(lián)立以上方程,解得Q=(J)。
(3)棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達(dá)到最大;然后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,最后停止運(yùn)動。
當(dāng)棒速度達(dá)到最大時,有
又FN=F
F=BIL


整理解得。
隨時間變化的圖象如圖所示。

考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢,閉合電路的歐姆定律,電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

游樂園中,乘客乘坐能加速或減速運(yùn)動的升降機(jī),可以體會超重或失重的感覺,下列描述正確的是(  )

A.當(dāng)升降機(jī)加速上升時,游客是處在失重狀態(tài)
B.當(dāng)升降機(jī)減速下降時,游客是處在超重狀態(tài)
C.當(dāng)升降機(jī)減速上升時,游客是處在失重狀態(tài)
D.當(dāng)升降機(jī)加速下降時,游客是處在超重狀態(tài)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖,區(qū)域I內(nèi)有與水平方向成45°角的勻強(qiáng)電場E1,區(qū)域?qū)挾葹閐 1,區(qū)域II內(nèi)有正交的有界勻強(qiáng)磁場B和勻強(qiáng)電場E 2,區(qū)域?qū)挾葹閐 2,磁場方向垂直紙面向里,電場方向豎直向下。一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域I左邊界的P點(diǎn),由靜止釋放后水平向右做直線運(yùn)動,進(jìn)入?yún)^(qū)域II后做勻速圓周運(yùn)動,從區(qū)域II右邊界上的Q點(diǎn)穿出,其速度方向改變了60°,重力加速度為g ,求:

(1)區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E 1、E 2的大小?
(2)區(qū)域II內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。
(3)微粒從P運(yùn)動到Q的時間有多長?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,均勻?qū)Ь制成的單位正方形閉合線框abcd,每邊長為L=0.2m,總電阻為R=10Ω,總質(zhì)量為m=0.04 kg。將其置于磁感強(qiáng)度為B=5T的水平勻強(qiáng)磁場上方h=0.45m處,如圖所示。線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時,(重力加速度取g=10 m/s2)

(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;
(2)求cd兩點(diǎn)間的電勢差大小;
(3)若此時線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(15分)如圖所示,正三角形ABC內(nèi)有B=0.1T的勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,在BC邊右側(cè)有平行于BC足夠長的擋板EF,已知B點(diǎn)到擋板的水平距離BD=0.5m。某一質(zhì)量m=4×10-10kg,電荷量q=1×10-4C的粒子,以速度:v0=1×104m/s自A點(diǎn)沿磁場中的AB邊射入,恰可從BC邊水平射出打到擋板上。不計粒子重力。
(1)求粒子從BC邊射出時,射出點(diǎn)距C點(diǎn)的距離和粒子在磁場中運(yùn)動的時間。
(2)如果在BC至EF區(qū)域加上豎直向下的勻強(qiáng)電場,使粒子仍能打到擋板上,求所加電場電場強(qiáng)度的最大值。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,兩根足夠長、相距為L的金屬直角導(dǎo)軌,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊垂直于水平面。一絕緣細(xì)線跨過導(dǎo)軌直角頂點(diǎn)處定滑輪連接兩金屬細(xì)桿ab、cd,桿通過兩端金屬小圓環(huán)垂直套在導(dǎo)軌上,細(xì)桿質(zhì)量均為m、電阻均為R,整個裝置處于磁感強(qiáng)度大小為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。保持細(xì)線拉直后同時無初速釋放兩細(xì)桿,cd桿下降高度h時達(dá)到最大速度。 ab桿一直在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動,接觸處摩擦及導(dǎo)軌電阻均不計,取重力加速度為g。求:

(1)剛釋放時,ab桿的加速度大。
(2)下滑過程中,cd桿的最大速率;
(3)從開始釋放到剛好達(dá)到最大速度的過程中整個回路所產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,真空中有以(r,0)為圓心,半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的實(shí)線上方足夠大的范圍內(nèi),有方向水平向左的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度的大小為E,從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子,質(zhì)子的運(yùn)動軌跡均在紙面內(nèi),設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r,已知質(zhì)子的電量為e,質(zhì)量為m,不計重力及阻力的作用,求:

(1)質(zhì)子射入磁場時的速度大小。
(2)速度方向沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子,到達(dá)y軸所需的時間。
(3)速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場的質(zhì)子,到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示,一個質(zhì)量m=2.0×10-11kg、電荷量q=1.0×10-5C的帶電粒子(重力忽略不計),從靜止開始經(jīng)U1=100V電場加速后,沿兩平行金屬板間中線水平進(jìn)入電壓U2=100V的偏轉(zhuǎn)電場,帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場射出后,進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁場的左右邊界均與偏轉(zhuǎn)電場的金屬板垂直。已知偏轉(zhuǎn)電場金屬板長L=20cm、兩板間距,勻強(qiáng)磁場的寬度D=10cm。求:

(1)帶電粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0;
(2)帶電粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度v的大小和方向;
(3)為了使帶電粒子不從磁場右邊界射出,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值B。

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖所示,一價氫離子(H)和二價氦離子(He)的混合體,經(jīng)同一加速電場后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)后打在同一熒光屏上,則它們(  )

A.同時到達(dá)屏上同一點(diǎn) B.先后到達(dá)屏上同一點(diǎn)
C.同時到達(dá)屏上不同點(diǎn) D.先后到達(dá)屏上不同點(diǎn)

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