(20分)相距L="1.5" m的足夠長金屬導軌豎直放置,質量為m1=1kg的金屬棒
和質量
為m2="0.27kg" 的金屬棒cd均通過棒兩端的套環水平地套在金屬導軌上,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,兩處磁場磁感應強度大小相同。
棒光滑,cd棒與導軌間的動摩擦因數為
,兩棒總電阻為1.8Ω,導軌電阻不計。ab棒在方向豎直向上,大小按圖(b)所示規律變化的外力F作用下,從靜止開始,沿導軌勻加速運動,同時cd捧也由靜止釋放。(
取10m/s2) ![]()
(1)求出磁感應強度B的大小和ab棒加速度的大小;
(2)已知在2s內外力F做功40J,求這一過程中兩金屬棒產生的總焦耳熱;
(3)判斷cd棒將做怎樣的運動,求出cd棒達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)經過時間t,金屬棒ab的速率
,此時,回路中的感應電流
為
,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:
代入上式得a=1m/s2,B=1.2T。
(2)在2s末金屬棒
的速率
m/s
所發生的位移
m 由動能定理得![]()
又Q=W安聯立以上方程,解得Q=
(J)。
(3)
棒先做加速度逐漸減小的加速運動,當
棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達到最大;然后做加速度逐漸增大的減速運動,最后停止運動。
當
棒速度達到最大時,有![]()
又FN=F安
F安=BIL![]()
![]()
整理解得
。
隨時間變化的圖象如圖所示。![]()
考點:導體切割磁感線時的感應電動勢,閉合電路的歐姆定律,電磁感應中的能量轉化
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動的升降機,可以體會超重或失重的感覺,下列描述正確的是( )
| A.當升降機加速上升時,游客是處在失重狀態 |
| B.當升降機減速下降時,游客是處在超重狀態 |
| C.當升降機減速上升時,游客是處在失重狀態 |
| D.當升降機加速下降時,游客是處在超重狀態 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖,區域I內有與水平方向成45°角的勻強電場E1,區域寬度為d 1,區域II內有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E 2,區域寬度為d 2,磁場方向垂直紙面向里,電場方向豎直向下。一質量為m、帶電量為q的微粒在區域I左邊界的P點,由靜止釋放后水平向右做直線運動,進入區域II后做勻速圓周運動,從區域II右邊界上的Q點穿出,其速度方向改變了60°,重力加速度為g ,求:![]()
(1)區域I和區域II內勻強電場的電場強度E 1、E 2的大小?
(2)區域II內勻強磁場的磁感應強度B的大小。
(3)微粒從P運動到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,均勻導線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,總質量為m=0.04 kg。將其置于磁感強度為B=5T的水平勻強磁場上方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,且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當cd邊剛進入磁場時,(重力加速度取g=10 m/s2)![]()
(1)求線框中產生的感應電動勢大小;
(2)求cd兩點間的電勢差大小;
(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內有B=0.1T的勻強磁場,方向垂直紙面向外,在BC邊右側有平行于BC足夠長的擋板EF,已知B點到擋板的水平距離BD=0.5m。某一質量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,射出點距C點的距離和粒子在磁場中運動的時間。
(2)如果在BC至EF區域加上豎直向下的勻強電場,使粒子仍能打到擋板上,求所加電場電場強度的最大值。![]()
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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的金屬直角導軌,它們各有一邊在同一水平面內,另一邊垂直于水平面。一絕緣細線跨過導軌直角頂點處定滑輪連接兩金屬細桿ab、cd,桿通過兩端金屬小圓環垂直套在導軌上,細桿質量均為m、電阻均為R,整個裝置處于磁感強度大小為B,方向豎直向上的勻強磁場中。保持細線拉直后同時無初速釋放兩細桿,cd桿下降高度h時達到最大速度。 ab桿一直在水平導軌上運動,接觸處摩擦及導軌電阻均不計,取重力加速度為g。求:![]()
(1)剛釋放時,ab桿的加速度大小;
(2)下滑過程中,cd桿的最大速率;
(3)從開始釋放到剛好達到最大速度的過程中整個回路所產生的熱量。
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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的圓柱形勻強磁場區域,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的實線上方足夠大的范圍內,有方向水平向左的勻強電場,電場強度的大小為E,從O點向不同方向發射速率相同的質子,質子的運動軌跡均在紙面內,設質子在磁場中的偏轉半徑也為r,已知質子的電量為e,質量為m,不計重力及阻力的作用,求:![]()
(1)質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子,到達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)射入磁場的質子,到達y軸的位置坐標。
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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U1=100V電場加速后,沿兩平行金屬板間中線水平進入電壓U2=100V的偏轉電場,帶電粒子從偏轉電場射出后,進入垂直紙面向里的勻強磁場,磁場的左右邊界均與偏轉電場的金屬板垂直。已知偏轉電場金屬板長L=20cm、兩板間距
,勻強磁場的寬度D=10cm。求:![]()
(1)帶電粒子進入偏轉電場時的速度v0;
(2)帶電粒子射出偏轉電場時速度v的大小和方向;
(3)為了使帶電粒子不從磁場右邊界射出,勻強磁場磁感應強度的最小值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,經同一加速電場后,垂直射入同一偏轉電場中,偏轉后打在同一熒光屏上,則它們( )![]()
| A.同時到達屏上同一點 | B.先后到達屏上同一點 |
| C.同時到達屏上不同點 | D.先后到達屏上不同點 |
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