精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
如图所示,竖直放置的金属薄板M、N间距为d.绝缘水平直杆左端从N板中央的小孔穿过,与M板固接,右端处在磁感应强度为B的匀强磁场中.质量为m、带电量为+q的中空小球P,套在水平直杆上,紧靠M板放置,与杆的动摩擦因数为μ.当在M、N板间加上适当的电压U后,P球将沿水平直杆从N板小孔射出.小球所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.试问:
(1)此时M、N哪个板的电势高?它们间的电势差大小必须满足什么条件?
(2)若M、N间电压U=5μmgd/q时,小球能沿水平直杆从N板中央小孔射入磁场,则射入的速率多大?
分析:(1)小球P要向右从N板小孔射出,必须受到向右的电场力,即可判断出电场方向,判断出M、N哪个板的电势高.电场力必须大于最大静摩擦力,qE>μmg,结合场强E与电势差的关系E=
U
d
,即可求出电势差大小必须满足的条件;
(2)小球P射入磁场后受到竖直向上的洛伦兹力作用,并且洛伦兹力对小球不做功,运用动能定理去求射入的速率.
解答:解:(1)因P球带正电,只有M板电势高于N板电势,P球才会受到向右的电场力作用,才有可能向右运动. 
故若要小球P沿水平直杆从板间射出,必须使M板电势高于N板电势.…①
小球P能沿水平直杆从板间射出,必须使电场力大于小球所受最大静的摩擦力,即
   qE>μmg,…②
又 E=
U
d
 …③
则得电势差大小必须满足的条件是U>
μmgd
q
 …④
(2)设P球射出电场时的速率为v,由动能定理得:
   qU-μmgd=
1
2
mv2
-0…⑤
将U=
5μmgd
q
 …⑥
解得:v=2
2μgd
 …⑦
答:(1)此时M板的电势高,它们间的电势差大小必须满足的条件是:U>
μmgd
q
;
(2)若M、N间电压U=5μmgd/q时,小球能沿水平直杆从N板中央小孔射入磁场,则射入的速率是2
2μgd
.
点评:本题是电磁学与力学的综合问题,关键要理解最大静摩擦力的含义,正确运用动能定理求解速度.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,竖直放置的光滑圆环上套有一质量为m的小球,小球经过最高点时的速度为υ0=
1
2
gR
,其中R为圆环的半径,g为重力加速度.求:
(1)小球经过圆环最高点时受到圆环的弹力的大小和方向;
(2)小球经过圆环最低点时对圆环的弹力大小和方向.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R,下端与绝缘水平面平滑连接,整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中.一质量为m、带电量为+q的物块(可视为质点),从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动,沿半圆形轨道恰好通过最高点C,场强大小E<
mgq
.
(1)试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功.
(2)求物块离开轨道落回水平面的位置距C点的水平距离.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P固定,P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻受到外力的个数可能是(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网 物理选修3-3
(1)关于分子运动和热现象的说法,正确的是
 
(填入正确选项前的字母)
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动
B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增加
C.一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽,其分子之间的势能增加
D.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
(2)如图所示,竖直放置的圆筒形注射器,活塞上端接有气压表,能够方便测出所封闭理想气体的压强.开始时,活塞处于静止状态,此时气体体积为30cm3,气压表读数为1.1×105Pa.若用力向下推动活塞,使活塞缓慢向下移动一段距离,稳定后气压表读数为2.2×105Pa.不计活塞与气缸内壁间的摩擦,环境温度保持不变.
①简要说明活塞移动过程中,被封闭气体的吸放热情况;
②求活塞稳定后气体的体积;
③对该过程中的压强变化做出微观解释.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计).磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外.金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦.从静止释放后ab保持水平而下滑.试求
(1)ab匀速下滑时的速度vm
(2)若ab从释放至其运动达到最大速度时下落的高度为h,此过程中产生的焦耳热为多少?

查看答案和解析>>

同步练习册答案