(20分)相距L="1.5" m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1kg的金属棒
和质量
为m2="0.27kg" 的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方问竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。
棒光滑,cd棒与导轨间的动摩擦因数为
,两棒总电阻为1.8Ω,导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始,沿导轨匀加速运动,同时cd捧也由静止释放。(
取10m/s2) ![]()
(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小;
(2)已知在2s内外力F做功40J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间
,并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力
随时间变化的图像。
(1)a=1m/s2,B=1.2T(2)18J(3)2s ![]()
解析试题分析:(1)经过时间t,金属棒ab的速率
,此时,回路中的感应电流
为
,对金属棒
,由牛顿第二定律得![]()
由以上各式整理得:![]()
在图线上取两点:
代入上式得a=1m/s2,B=1.2T。
(2)在2s末金属棒
的速率
m/s
所发生的位移
m 由动能定理得![]()
又Q=W安联立以上方程,解得Q=
(J)。
(3)
棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当
棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;然后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动。
当
棒速度达到最大时,有![]()
又FN=F安
F安=BIL![]()
![]()
整理解得
。
随时间变化的图象如图所示。![]()
考点:导体切割磁感线时的感应电动势,闭合电路的欧姆定律,电磁感应中的能量转化
科目:高中物理 来源: 题型:单选题
游乐园中,乘客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超重或失重的感觉,下列描述正确的是( )
| A.当升降机加速上升时,游客是处在失重状态 |
| B.当升降机减速下降时,游客是处在超重状态 |
| C.当升降机减速上升时,游客是处在失重状态 |
| D.当升降机加速下降时,游客是处在超重状态 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图,区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E1,区域宽度为d 1,区域II内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E 2,区域宽度为d 2,磁场方向垂直纸面向里,电场方向竖直向下。一质量为m、带电量为q的微粒在区域I左边界的P点,由静止释放后水平向右做直线运动,进入区域II后做匀速圆周运动,从区域II右边界上的Q点穿出,其速度方向改变了60°,重力加速度为g ,求:![]()
(1)区域I和区域II内匀强电场的电场强度E 1、E 2的大小?
(2)区域II内匀强磁场的磁感应强度B的大小。
(3)微粒从P运动到Q的时间有多长?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd,每边长为L=0.2m,总电阻为R=10Ω,总质量为m=0.04 kg。将其置于磁感强度为B=5T的水平匀强磁场上方h=0.45m处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时,(重力加速度取g=10 m/s2)![]()
(1)求线框中产生的感应电动势大小;
(2)求cd两点间的电势差大小;
(3)若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(15分)如图所示,正三角形ABC内有B=0.1T的匀强磁场,方向垂直纸面向外,在BC边右侧有平行于BC足够长的挡板EF,已知B点到挡板的水平距离BD=0.5m。某一质量m=4×10-10kg,电荷量q=1×10-4C的粒子,以速度:v0=1×104m/s自A点沿磁场中的AB边射入,恰可从BC边水平射出打到挡板上。不计粒子重力。
(1)求粒子从BC边射出时,射出点距C点的距离和粒子在磁场中运动的时间。
(2)如果在BC至EF区域加上竖直向下的匀强电场,使粒子仍能打到挡板上,求所加电场电场强度的最大值。![]()
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,两根足够长、相距为L的金属直角导轨,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。一绝缘细线跨过导轨直角顶点处定滑轮连接两金属细杆ab、cd,杆通过两端金属小圆环垂直套在导轨上,细杆质量均为m、电阻均为R,整个装置处于磁感强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。保持细线拉直后同时无初速释放两细杆,cd杆下降高度h时达到最大速度。 ab杆一直在水平导轨上运动,接触处摩擦及导轨电阻均不计,取重力加速度为g。求:![]()
(1)刚释放时,ab杆的加速度大小;
(2)下滑过程中,cd杆的最大速率;
(3)从开始释放到刚好达到最大速度的过程中整个回路所产生的热量。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,在y=r的实线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,设质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电量为e,质量为m,不计重力及阻力的作用,求:![]()
(1)质子射入磁场时的速度大小。
(2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间。
(3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图所示)射入磁场的质子,到达y轴的位置坐标。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(10分)如图所示,一个质量m=2.0×10-11kg、电荷量q=1.0×10-5C的带电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电场加速后,沿两平行金属板间中线水平进入电压U2=100V的偏转电场,带电粒子从偏转电场射出后,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直。已知偏转电场金属板长L=20cm、两板间距
,匀强磁场的宽度D=10cm。求:![]()
(1)带电粒子进入偏转电场时的速度v0;
(2)带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向;
(3)为了使带电粒子不从磁场右边界射出,匀强磁场磁感应强度的最小值B。
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科目:高中物理 来源: 题型:单选题
如图所示,一价氢离子(
H)和二价氦离子(
He)的混合体,经同一加速电场后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后打在同一荧光屏上,则它们( )![]()
| A.同时到达屏上同一点 | B.先后到达屏上同一点 |
| C.同时到达屏上不同点 | D.先后到达屏上不同点 |
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