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，间距为、半径为的内壁光滑的圆弧固定轨道，右端通过导线接有阻值为的电阻，圆弧轨道处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为。质量为、电阻为、长度也为的金属棒，从与圆心等高的处由静止开始下滑，到达底端时，对轨道的压力恰好等于金属棒的重力2倍，不计导轨和导线的电阻，空气阻力忽略不计，重力加速度为。求：

    （1）金属棒到达底端时，电阻两端的电压多大；
    （2）金属棒从处由静止开始下滑，到达底端的过程中，通过电阻的电量；
    （3）用外力将金属棒以恒定的速率从轨道的低端拉回与圆心等高的处的过程中，电阻产生的热量。

    （1）（2） （3）

    解析试题分析：（1）金属棒滑到轨道最低点时，根据牛顿定律有
                ①
    根据题意
               ②
    金属棒切割磁感线产生的电动势
             ③
    金属棒产生的感应电流 
           ④ 
    电阻两端的电压
           ⑤
    由方程①②③④⑤式解得
          ⑥
    （2）金属棒从ab处由静止开始下滑，到达底端cd的过程中，通过电阻R的电量：
           ⑦
    根据欧姆定律有：
           ⑧
    根据法拉第电磁感应定律有：
          ⑨
    线框进入磁场过程中磁通量的变化量：
            ⑩
    由以上各式解得：
            ⑾
    （3）金属棒以恒定的速率从轨道的低端拉回与圆心等高的处的过程中，金属棒垂直于磁场方向的速度
            ⑿
    金属棒切割产生的电动势
              ⒀
    电路中的电流
           ⒁
    金属棒运动的时间
               ⒂
    金属棒产生的热量
               ⒃
    解得         ⒄
    评分标准：本题16分。第一问共5分,其中①③④⑤⑥式每式各1分；第二问共计5分，其中⑦⑧⑨⑩⑾式每式各1分。第三问共计6分。其中⑿⒀⒁⒂⒃⒄式每式各1分。
    考点：本题考查电磁感应的综合问题。

    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

    （22分）如图所示，在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场，现有一质量为m、电量为+q的粒子（重力不计）从坐标原点O射入磁场，其入射方向与y的方向成45°角。当粒子运动到电场中坐标为（3L，L）的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同。求：

    （1）粒子从O点射入磁场时的速度v；
    （2）匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0；
    （3）粒子从O点运动到P点所用的时间.

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分）如图所示，水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R=0.40m。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E=1.0×104N/C。现有一电荷量q=+1.0×10 4C，质量m=0.10kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能够通过最高点C,已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.50，重力加速度g=10m/s2。求：

    （1）带电体运动到圆形轨道的最低点B时，圆形轨道对带电体支持力的大小；
    （2）带电体在水平轨道上的释放点P到B点的距离；
    （3）带电体第一次经过C点后，落在水平轨道上的位置到B点的距离。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （20分）如图所示，在直角坐标xOy平面y轴左侧（含y轴）有一沿y轴负向的匀强电场，一质量为m，电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度沿x轴正向进入电场，从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角，Q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域（图中未画出），磁场磁感应强度大小，粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场．不计粒子重力，求：

    （1）电场强度大小E；
    （2）如果有界匀强磁场区域为半圆形，求磁场区域的最小面积；
    （3）粒子从P点运动到O点的总时间．

    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，空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场交界于虚线，电场强度为，虚线下方匀强磁场范围足够大，磁感应强度为，现有质量为、电量为的带正电粒子从距电磁场边界处无初速释放（带电粒子重力可忽略不计）．求： 

    （1）带电粒子刚离开电场时速度大小；
    （2）带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径；
    （3）带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间.

    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，一质量为m、电荷量为q、重力不计的微粒，从倾斜放置的平行电容器I的A板处由静止释放，A、B间电压为U1。微粒经加速后，从D板左边缘进入一水平放置的平行板电容器II，由C板右边缘且平行于极板方向射出，已知电容器II的板长为板间距离的2倍。电容器右侧竖直面MN与PQ之间的足够大空间中存在着水平向右的匀强磁场（图中未画出），MN与PQ之间的距离为L，磁感应强度大小为B。在微粒的运动路径上有一厚度不计的窄塑料板（垂直纸面方向的宽度很小），斜放在MN与PQ之间，=45°。求：

    （1）微粒从电容器I加速后的速度大小；
    （2）电容器II  CD间的电压；
    （3）假设粒子与塑料板碰撞后，电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律，碰撞时间极短忽略不计，微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （19分）如图所示，在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xoy面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E. 一质量为、带电量为的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。已知OP=d,OQ=2d,不计粒子重力。

    （1）求粒子过Q点时速度的大小和方向。
    （2）若磁感应强度的大小为一定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0；
    （3）若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图，在平面第一象限整个区域分布匀强电场，电场方向平行轴向下，在第四象限内存在有界匀强磁场，左边界为轴，右边界为的直线，磁场方向垂直纸面向外。质量为、带电量为的粒子从轴上点以初速度垂直轴射入匀强电场，在电场力作用下从轴上点以与轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知，不计粒子重力。求：

    （1）点坐标；
    （2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度的取值范围；
    （3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度的取值范围。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道，它们间的距离L="0.20" m，在两轨道的左端之间接有一个R=0.10的电阻。在虚线OO′（OO′垂直于轨道）右侧有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T。一根质量m=0.10kg的直金属杆垂直于轨道放在两根轨道上。某时刻杆以=2.0m／s且平行于轨道的初速度进入磁场，同时在杆上施加一个水平拉力，使其以=2.0m／s2的加速度做匀减速直线运动。杆始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触。杆和轨道的电阻均可忽略。

    （1）请你通过计算判断，在金属杆向右运动的过程中，杆上所施加的水平拉力的方向；
    （2）在金属杆向右运动的过程中，求杆中的感应电流为最大值的时，水平拉力的大小；
    （3）从金属杆进入磁场至速度减为零的过程中，电阻R上发出的热量Q=0.13J，求此过程中水平拉力做的功。

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案