[题目]电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.5m.两导轨间距L=0.5m.导轨倾角为30°.导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻.磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5Ω.质量m=0.4kg的金属棒与轨道垂直且接触良好.从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端.在此过程中金属棒产生的焦耳Q=0.3J.(取g=10m/s2)求:(l)金属棒下� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.5m，两导轨间距L=0.5m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5Ω，质量m=0.4kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳Q=0.3J，（取g=10m/s2）求：

（l）金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a

（2）金属棒下滑的最大速度vm

【答案】（1）4.375m/s2（2）3.6m/s

【解析】

（1）分析金属棒的受力分析，导体棒受到重力，支持力，安培力，做出受力图，求出合力，可以求得加速度。
（2）当金属棒的加速度为零时，速度最大，由上题结果求解最大速度。题中已知金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J，R与r串联，根据焦耳定律分析它们产生的热量关系，从而求得总的焦耳热，即为金属棒克服安培力的功W安。根据能量守恒定律求解速度，与上述最大速度对比，可知金属棒下滑的最大速度vm.

（1）金属棒下滑速度v=2m/s时，所受的安培力为：
由牛顿第二定律得：mgsin30°-=ma
得：a=gsin30°-
代入解得：a=10×0.5-=4.375m/s2
（2）金属棒匀速运动时速度最大，即a=0时，v最大，设为v′m。
由上题结果得：mgsin30°-=0
可得：

下滑的过程中金属棒克服安培力做功等于回路产生的焦耳热。由于R=3r，因此由焦耳定律Q=I2Rt得：QR=3Qr=0.3J，所以克服安培力做功：W安=Q=QR+Qr=0.4J
若根据能量守恒定律得：mgSsin30°=mvm2+W安
解得：

所以金属棒下滑的最大速度为3.6m/s。

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(1)实验电路巳进行了部分连接，请按电路图在乙图中将其补充完整______。

(2)闭合开关S前，最好将滑动变阻器的滑动头P移到_____端(填“a”或“b”)。

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（3）在灵敏电流计所在的电路中，为电路中提供电流的是________（填图中仪器的字母）

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(1)求粒子的比荷；

(2)若照相底片沿OA放置，求底片上被粒子打到的区域的长度；

(3)撤去线状粒子源和照相底片，若该粒子垂直进入磁场的速度大小和方向可以任意改变。现要求该粒子从M点进入磁场，从Q点离开磁场(该粒子中途未离开磁场区域)，而且在磁场中运动的时间最短，求该粒子从M点进入磁场的速度大小以及速度方向与MN夹角的正弦值。

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