练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    如图所示，光滑平行的水平金属导轨MNPQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R
    的电阻，在两导轨间矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0.现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）.求：

    （1）在图中标出当棒ab进入磁场后流过电阻R的电流方向;
    （2）棒ab在离开磁场右边界时的速度；
    （3）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能.

    (1) 由右手定则可判断流过电阻R的电流从M到P;
    (2) ;
    (3) 。

    解析试题分析：导体棒进入磁场，切割磁感线产生感应电流，使得导体棒受到安培力作用，导体棒在磁场中做匀速运动时，其所受的外力F和安培力平衡，据此可以求出棒的速度．根据动能定理（或能量守恒定律）可以求出电路中消耗的电能，注意克服安培力所做功等于整个回路中产生的电能．
    解答过程：（1）ab进入磁场后，由右手定则可判断流过电阻R的电流从M到P。
    （2）设ab棒离开磁场右边界前做匀速运动的速度为V，则产生的感应电动势为：
       (1)
    由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为：
       (2)
    对ab棒，由平衡条件得：
       (3)
    联立（1）、（2）、（3）式解得：
      (4)
    (3) 从ab棒开始运动到离开磁场右边界，由动能定理得
       (5)
    克服安培力做的功等于电路中产生的电能，则
       (6)
    由(4)、(5)、(6)式解得
       (7)
    故ab棒通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能为：
    考点：本题考查了导体切割磁感线时的感应电动势、共点力的平衡条件、闭合电路欧姆定律、动能定理、电磁感应中的能量转化。

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (19分)如图所示，边长为的正方形PQMN区域内(含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场，左侧有水平向右的匀强电场，场强大小为，质量为、电荷量为的带正电粒子从O点由静止开始释放，O、P、Q三点在同一水平直线上，OP=L，带电粒子恰好从M点离开磁场，不计带电粒子重力，求：

    （1）磁感应强度大小；
    （2）粒子从O点运动到M点经历的时间；
    （3）若磁场磁感应强度可调节(不考虑磁场变化产生的电磁感应)，带电粒子从边界NM上的点离开磁场，与N点距离为，求磁场磁感应强度的可能数值．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    光滑的平行金属导轨长L＝2 m，两导轨间距d＝0.5 m，轨道平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨上端接一阻值为R＝0.6 Ω的电阻，轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B＝1 T，如图所示．有一质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab，放在导轨最上端，其余部分电阻不计．已知棒ab从轨道最上端由静止开始下滑到最底端脱离轨道的过程中，电阻R上产生的热量Q1＝0.6 J，取g＝10 m/s2，试求：
     
    (1)当棒的速度v＝2 m/s时，电阻R两端的电压；
    (2)棒下滑到轨道最底端时速度的大小；
    (3)棒下滑到轨道最底端时加速度a的大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分）如图所示，足够长的间距为L=0.2m光滑水平导轨EM、FN与PM、QN相连，PM、QN是两根半径为d=0.4m的光滑的圆弧导轨，O、P连线水平，M、N与E、F在同一水平高度，水平和圆弧导轨电阻不计，在其上端连有一阻值为R=8W的电阻，在PQ左侧有处于竖直向上的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B0=6T。现有一根长度稍大于L、质量为m=0.2kg、电阻为r=2W的金属棒从轨道的顶端P处由静止开始下滑，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg，取g=10m/s2，求：

    （1）棒到达最低点MN时金属棒两端的电压；
    （2）棒下滑到MN过程中金属棒产生的热量；
    （3）从棒进入EM、FN水平轨道后开始计时，磁场随时间发生变化，恰好使棒做匀速直线运动，求磁感应强度B随时间变化的表达式。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （18分）如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L＝1m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计。磁感应强度为B1＝2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L＝1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m1＝2kg、电阻为R1＝1Ω。两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d＝0.5m，定值电阻为R2=3Ω，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，取g=10m/s2，求：

    （1）金属棒下滑的最大速度为多大？
    （2）当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率P为多少？
    （3）当金属棒稳定匀速下滑时，在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2＝3T，在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为m2＝3×10－4kg、所带电荷量为q＝－1×10－4C的液滴以初速度v水平向左射入两板间，该液滴可视为质点。要使带电粒子能从金属板间射出，初速度v应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的光滑平行金属导轨MN 和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M 和P 之间接有阻值为R＝3.0Ω 的定值电阻，导体棒ab 长l＝0.5m,质量m=1kg，其电阻为r＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T.现使ab 以v0＝10m/s 的速度向右做匀速运动.

    （1）使ab棒向右匀速的拉力F 为多少？
    （2）若撤掉拉力F，当导体棒速度v＝5m/s 时，试求导体棒的加速度大小为多少？
    （3）试求从撤掉拉力F 后，直至导体棒ab 停止的过程中，在电阻R 上消耗的焦耳热。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如右图所示，有一水平向右的匀强电场，场强为，一根长、与水平方向的夹角为的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量，质量.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动．(静电力常量，取，)求：

    (1)小球B开始运动时的加速度为多大？
    (2)小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    把一物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度为h，若物体的质量为m，所受空气阻力为f，则在从物体被抛出到落回地面的全过程中，下列说法正确的是

    A．重力做的功为mgh B．重力做功为2mgh
    C．空气阻力做功为零 D．空气阻力做的功为-2fh

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：单选题

    空间存在一沿x轴方向的静电场，电场强度E随x变化的关系如图所示，图线关于坐标原点对称，A、B是x轴上关于原点对称的两点。下列说法中正确的是

    A．取无穷远处电势为零,则O点处电势为零 
    B．电子在A、B两点的电势能相等
    C．电子在A、B两点的加速度方向相同     
    D．电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案