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    如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止．取g＝10 m/s2，问：

    (1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？
    (2)棒ab受到的力F多大？
    (3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？
    (1)1 A　电流方向由d至c　(2)0.2 N　 (3)0.4 J
    (1)棒cd受到的安培力为：
    Fcd＝IlB ①
    棒cd在共点力作用下平衡，则：
    Fcd＝mgsin 30° ②
    由①②式，代入数据解得：
    I＝1 A ③
    根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c.④
    (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，即：
    Fab＝Fcd
    对棒ab，由共点力平衡知：
    F＝mgsin 30°＋IlB ⑤
    代入数据解得：F＝0.2 N．   ⑥
    (3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J热量，由焦耳定律知：
    Q＝I2Rt ⑦
    设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势为：
    E＝Blv ⑧
    由闭合电路欧姆定律知：
    I＝⑨
    由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移为：
    x＝vt  ⑩
    力F做的功为：
    W＝Fx  ?
    综合上述各式，代入数据解得：
    W＝0.4 J． ?
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    相关习题

    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18分）如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程．求：

    （1）中间磁场区域的宽度d；
    （2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图所示，x轴的上方存在方向与x轴正方向成1350角的匀强电场，电场强度为E＝1×103V/m，x轴的下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T。有一个质量为m＝1×10-11kg，电荷量为q＝1×10-7C的带正电粒子，从坐标原点O以速度v＝2×103 m/s沿与x轴负方向成45°角方向进入磁场，设x轴上下方的电场和磁场区域足够大，不计粒子重力。求：

    （1）粒子从O点出发到第一次经过x轴前，在磁场中运动轨迹的半径。
    （2）粒子从O点出发到第一次经过x轴所经历的时间。
    （3）粒子从O点出发到第四次经过x轴的坐标。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零,C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（  ）
    A．这离子带负电荷
    B．A点和B点位于同一高度
    C．离子在C点时速度最大
    D．离子到达B点时，将沿原曲线返回A点

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图，长为L的一对平行金属板平行正对放置，间距，板间加上一定的电压．现从左端沿中心轴线方向入射一个质量为m、带电量为+q的带电微粒，射入时的初速度大小为v0．一段时间后微粒恰好从下板边缘P1射出电场，并同时进入正三角形区域．已知正三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，三角形的上顶点A与上金属板平齐，底边BC与金属板平行．三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场B2，且B2=4B1．不计微粒的重力，忽略极板区域外部的电场．

    （1）求板间的电压U和微粒从电场中射出时的速度大小和方向．
    （2）微粒进入三角形区域后恰好从AC边垂直边界射出，求磁感应强度B1的大小．
    （3）若微粒最后射出磁场区域时与射出的边界成30°的夹角，求三角形的边长．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，一个质量为m、带正电荷的物块在水平电场E＝kt(t为时间，k为大于零的常数)的作用下被压在绝缘的竖直墙面上．若电场空间和墙面均足够大，从t＝0时刻开始，物块所受的摩擦力的大小Ff随时间t变化的关系图是(　　)

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （11分）如图所示，纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动，一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间，两金属板带等量异种电荷，粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出。已知带电粒子的质量为m，电量为q，其重力不计，粒子进入磁场前的速度方向与带电板成θ=60°角。匀强磁场的磁感应强度为B，带电板板长为L，板间距为d，板间电压为U。试解答：

    （1）上金属板带什么电？
    （2）粒子刚进入金属板时速度为多大？
    （3）圆形磁场区域的最小面积为多大？

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (18分) 在直角坐标系第一象限与第三象限分布有如图所示的匀强磁场和匀强电场，电场强度为E、磁感应强度为；现在第三象限中从P点以初速度沿x轴方向发射质量为，带的离子，离子经电场后恰从坐标原点O射入磁场。

    （1）已知P点的纵坐标为，试求P点的横坐标x；
    （2）若离子经O点射入磁场时的速度为2，试求离子在磁场中运动的时间及磁场出射点距O点的距离d。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m．电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：

    （1）粒子过N点时速度；
    （2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
    （3）粒子从M点运动到P点的总时间t。

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