兩條光滑的水平金屬導(dǎo)軌彼此平行,置于桌邊,金屬棒ab架在兩導(dǎo)軌端點(diǎn)上并與導(dǎo)軌垂直,導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌另一端與電池、電容器連成電路,如圖15-2-11所示.已知金屬棒的質(zhì)量m=5×10-3kg,兩導(dǎo)軌間距L=1.0 m,電池電動(dòng)勢(shì)E=16 V,電容器的電容量C=200 μF,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,金屬棒在通電后受安培力作用而平拋出去,下落高度h=0.8 m,拋出落地水平位移S=0.064 m.試求開(kāi)關(guān)K先接1,再接2,金屬棒被拋出后電容器上電壓的數(shù)值.

圖15-2-11

解析:金屬棒ab在導(dǎo)軌端點(diǎn)上,在電容器放電過(guò)程中,電流通過(guò)金屬棒,在這過(guò)程中,磁場(chǎng)對(duì)金屬棒有一短時(shí)間的、水平向右方向的沖量,使ab棒水平拋出.

對(duì)ab棒應(yīng)用動(dòng)量定理F·Δt=IBL·Δt=mv-0

上式中的I雖然不是恒量,但在Δt時(shí)間內(nèi)積累,結(jié)果是在有安培力的時(shí)間內(nèi),電容器放出的電荷量Q;上式中的v是金屬棒拋出時(shí)的速度,它可由平拋的水平射程S和下落高度h求出,,

,所以

以上求出的是電容器放電過(guò)程中被中和的電荷量,如果再求出電容器開(kāi)始時(shí)的電荷量,就可以求出電容器最后剩余電荷量,從而求出電容器最終電壓.電容器充電后電荷量為Q0=CE=200×10 -6×16 C=3.2×10 -3 C?

電容器放電后剩余電荷量Q′=Q0-Q=1.6×10 -3C?

電容器最終電壓.


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?資陽(yáng)三模)如圖所示,兩根正對(duì)的距離為L(zhǎng)=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,兩端M、M’之間接一阻值為R=4Ω的定值電阻,NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP,N'P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為s=0.5m,且其右邊界與NN’重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg,電阻為r=1Ω的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界也為s處.在與桿垂直的,水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過(guò)半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與輛連接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=02,軌道的電阻可忽略不計(jì),重力加速度g取l Om/s2,求:
(1)ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)桿中電流的大小和方向;
(2)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)ab桿的電量;
(3)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來(lái)源:2013屆江西省高二下學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

如圖兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道

的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金

屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0 =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、

磁感應(yīng)強(qiáng)度B =0.64T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)

有一質(zhì)量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處.在與

桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)

體ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接

觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不

計(jì),取g=10m/s2,求:

①導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量

②導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱

 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,兩根正對(duì)的距離為L(zhǎng)=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,兩端M、M’之間接一阻值為R=4的定值電阻,NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP, N' P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為s=0.5m,且其右邊界與NN’重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg,電阻為r=1的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界也為s處.在與桿垂直的,水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過(guò)半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與輛連接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=02,軌道的電阻可忽略不計(jì),重力加速度g取l Om/s2,求:

      (1)ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)桿中電流的大小和方向;

      (2)a6穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)ab桿的電量;

      (3)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來(lái)源:2012年四川省資陽(yáng)市高考物理三模試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示,兩根正對(duì)的距離為L(zhǎng)=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,兩端M、M’之間接一阻值為R=4Ω的定值電阻,NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP,N'P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為s=0.5m,且其右邊界與NN’重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg,電阻為r=1Ω的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界也為s處.在與桿垂直的,水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過(guò)半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與輛連接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=02,軌道的電阻可忽略不計(jì),重力加速度g取l Om/s2,求:
(1)ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)桿中電流的大小和方向;
(2)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)ab桿的電量;
(3)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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