如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动。两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接,图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω,其余电阻忽略不计。已知当金属棒ab不动时,质量m=10g、带电量
的小球以某一速度
沿金属板A和C的中线射入板间,恰能射出金属板(g取10m/s2)。求:
(1)小球的速度;
(2)若使小球在金属板间不偏转,则金属棒ab的速度大小和方向如何;
(3)若要使小球能从金属板间射出,求金属棒ab速度大小的范围.
.(1)2m/s(2)ab向右运动 速度5m/s(3)
解析试题分析:(1)根据题意,小球在金属板间做平抛运动。
水平位移为金属板长L=20cm,竖直位移等于,
根据平抛运动规律①
②
(2)欲使小球不偏转,须小球在金属板间受力平衡,根据题意应使金属棒ab切割磁感线产生感应电动势,从而使金属板A、C带电,在板间产生匀强电场,小球所受电场力等于小球的重力。
由于小球带负电,电场力向上,所以电场方向向下,A板必须带正电,金属棒ab的a点应为感应电动势的正极,根据右手定则金属棒ab应向右运动。
设金属棒ab的速度为V1,则:E=BLV1③
回路中电流④
金属板A、C间的电压: ⑤
金属板A、C间的电场 ⑥
小球受力平衡: ⑦
联立以上各式解得:
(3)当金属棒ab的速度增大时,小球所受电场力大于小球的重力,小球将向上做类平抛运动,设金属棒ab的速度达到V2,小球恰沿A金属板右边缘飞出。
根据小球运动的对称性,小球沿A板右边缘飞出和小球沿C板右边缘飞出,其运动加速度相同,故有:…⑧
由③④⑤⑥⑧得到:
所以若要使小球能射出金属板间,则金属棒ab的速度大小:
(也给分)
考点:此题把电路、电磁感应及平抛运动结合在一起,主要考查平抛运动的规律及欧姆定律,法拉第电磁感应定律及牛顿第二定律。
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨/和
间距为L与水平方向成
角,上端接滑动变阻器R,匀强磁场
垂直导轨向上,金属棒ab质量为
垂直横跨在导轨上。滑动变阻器R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,匀强磁场B垂直纸面向内。粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为
,电荷量为q,ab棒的电阻为r,滑动变阻器的最大阻值为2r,其余部分电阻不计,不计粒子重力。
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)调节变阻器使R=0.5r,然后释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒释放后达到最大速度时,若变阻器在范围调节,总有粒子能匀速穿过平行金属板,求这些粒子的速度范围?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
下图是某装置的垂直截面图,虚线A1A2是垂直截面与磁场区边界面的交线,匀强磁场分布在A1A2的右侧区域,磁感应强度B="0.4" T,方向垂直纸面向外,A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45°。A1A2在左侧,固定的薄板和等大的挡板均水平放置,它们与垂直截面交线分别为S1、S2,相距L="0.2" m。在薄板上P处开一小孔,P与A1A2线上点D的水平距离为L。在小孔处装一个电子快门。起初快门开启,一旦有带正电微粒通过小孔,快门立即关闭,此后每隔T=3.0×10-3s开启一此并瞬间关闭。从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒,它经过磁场区域后入射到P处小孔。通过小孔的微粒与档板发生碰撞而反弹,反弹速度大小是碰前的0.5倍。
(1)经过一次反弹直接从小孔射出的微粒,其初速度v0应为多少?
(2)求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间。(忽略微粒所受重力影响,碰撞过程无电荷转移。已知微粒的荷质比C/kg。只考虑纸面上带电微粒的运动)
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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?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图所示,在水平直角坐标系xOy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向内的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出);在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在x轴上的A点,A点坐标为. 粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子,电子恰好能通过y轴上的C点,C点坐标为(0,2L),电子经过磁场偏转后方向恰好垂直ON,ON是与x轴正方向成
角的射线.(电子的质量为m,电荷量为e,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用.)求:
(1)第二象限内电场强度E的大小.
(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角
(3)圆形磁场的最小半径Rmin.
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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?
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科目:高中物理 来源: 题型:作图题
如图所示,两条间距l=1 m的光滑金属导轨制成倾角37°的斜面和水平面,上端用阻值为R=4 Ω的电阻连接.在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=0.5 T.ab和cd是质量均为m=0.1 kg,电阻均为r=4 Ω的两根金属棒,ab置于斜面导轨上,cd置于水平导轨上,均与导轨垂直且接触良好.已知t=0时刻起,cd棒在外力作用下开始水平向右运动(cd棒始终在水平导轨上运动),ab棒受到F=0.6-0.2t(N)沿斜面向上的力作用,处于静止状态.不计导轨的电阻.
(1)求流过ab棒的电流Iab随时间t变化的函数关系;
(2)分析并说明cd棒在磁场B2中做何种运动;
(3)t=0时刻起,1 s内通过cd棒的电荷量q为多少?
(4)若t=0时刻起,1.2 s内作用在cd棒上外力做功为W=16 J,则这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR多大?
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科目:高中物理 来源: 题型:单选题
下列关于功率的说法中正确的是 ( )
A.力对物体做的功多,力做功的功率就一定大 |
B.功率是描述力对物体做功快慢的物理量 |
C.从公式P=Fv可知,汽车发动机的额定功率可以随车速的不断增大而增大 |
D.当轮船航行时,如果牵引力与阻力相等,合外力为零,此时发动机的实际功率不为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:单选题
一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图象如图所示。已知汽车的质量为m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,( 取g="10" m/s2)则( )
A.汽车在前5 s内的牵引力为4×103 N |
B.汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N |
C.汽车的额定功率为60 kW |
D.汽车的最大速度为20 m/s |
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