【題目】如圖所示兩個半徑分別為RA=1m、RB=2m的金屬圓環(huán)處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=1T的環(huán)形勻強(qiáng)磁場中,一根長L=2m、阻值為2Ω的均勻金屬棒OB跨放在兩金屬圓環(huán)上,且O點(diǎn)位于兩環(huán)的圓心處。另有兩根間距l=1m、足夠長的“L”形光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成θ=30°角傾斜放置,在導(dǎo)軌下端的擋板上,靜放著一根長l=lm、質(zhì)量m=0.1kg、阻值R=1Ω的金屬棒CD,傾斜導(dǎo)軌的上端通過兩根導(dǎo)線分別與A、B兩環(huán)相連,兩導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直斜向上、B2=1T的勻強(qiáng)磁場中,除兩根金屬樣的電阻外,其余電阻均不計(jì)。t=0時金屬OB在外作用下以角速度ω=2rad/s繞O點(diǎn)逆時針勻速轉(zhuǎn)動,t=2s時金屬棒CD剛好達(dá)到最大速度,若取g=10m/s2。
(1)求金屬棒CD達(dá)到的最大速度;
(2)若t=2s時,因故障金屬棒OB停止轉(zhuǎn)動,金屬棒CD繼續(xù)上滑,現(xiàn)測得金屬棒CD由t=0時刻至上滑到最高點(diǎn)的過程中通過的電量為1.3C,求故障后金屬棒CD在上滑過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)金屬棒OB勻速轉(zhuǎn)動時切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
又,,故E=3V且A環(huán)電勢高,
金屬棒OB切割磁感線對金屬棒CD供電,金屬棒CD向上做加速運(yùn)動有
由于金屬棒CD切割磁感線也產(chǎn)生電動勢,回路中的有效電阻為2R=2
故
當(dāng)金屬棒CD的加速度減小到0時有最大速度
代入數(shù)據(jù)解得:;
(2)金屬棒CD加速上滑過程中由
解得:
金屬棒CD減速上滑過程中通過的電量為
由知金屬棒CD沿導(dǎo)軌減速上滑的距離為
金屬棒CD減速上滑過程中由能量守恒定律得:
代入數(shù)據(jù)解得:.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某控制帶電粒子運(yùn)動的儀器原理如圖所示,區(qū)域PP′M′M內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電
場,電場場強(qiáng)E=1.0×103V/m,寬度d=0.05m,長度L=0.40m;區(qū)域MM′N′N內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.5×10-2T,寬度D=0.05m,比荷=1.0×108C/kg的帶正電的粒子以水平初速度v0從P點(diǎn)射入電場.邊界MM′不影響粒子的運(yùn)動,不計(jì)粒子重力.
(1) 若v0=8.0×105m/s,求粒子從區(qū)域PP′N′N射出的位置;
(2) 若粒子第一次進(jìn)入磁場后就從M′N′間垂直邊界射出,求v0的大小;
(3) 若粒子從M′點(diǎn)射出,求v0滿足的條件.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在xoy坐標(biāo)平面內(nèi)以O′為圓心,半徑R=0.2m的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場,圓形區(qū)域的下端與x軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O.現(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xoy平面在y軸兩側(cè)各30°角的范國內(nèi),發(fā)射速率均為v0=2.0×106m/s的帶正電粒子,粒子的比荷為=1.0×108C/kg,不計(jì)粒子的重力、粒子對磁場的影響及粒子間的相互作用力,求:
(1)粒子做圓周運(yùn)動的軌道半徑r;
(2)沿y軸正方向射入磁場的粒子,在磁場中運(yùn)動的時間;
(3)若在x≥0.2m,y>0的區(qū)域有電場強(qiáng)度E=15×105N/C.豎直向下的勻強(qiáng)電場,則粒子到達(dá)x軸上的范圍。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲,兩個等量同種電荷P、Q固定于光滑絕緣水平面上,電荷量q=+1×10-3C,質(zhì)量m=0.02kg的小球從a點(diǎn)靜止釋放,沿中垂線運(yùn)動到電荷連線中點(diǎn)O過程中的v—t圖象如圖乙中圖線①所示,其中b點(diǎn)處為圖線切線斜率最大的位置,圖中②為過b點(diǎn)的切線,則下列說法正確的是
A. P、Q帶正電荷
B. b點(diǎn)的場強(qiáng)E=30 v/m
C. a、b兩點(diǎn)間的電勢差為90V
D. 小球從a到O的過程中電勢能先減少后增加
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,往光滑的水平而上有M=2kg的長木板,在其右端放一個質(zhì)量m=1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物體B,長木板的左上端恰與一個固定在緊直面內(nèi)半徑R=1.25m的光滑圓弧底端平齊,現(xiàn)將一個質(zhì)量m=1Kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A從圓弧最高點(diǎn)由靜止滑下。己知物體A與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.4,物體B與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.2。當(dāng)物體A剛滑上長木板時對物體B施加一大小為I=1N·s、方向向左的瞬時沖量,結(jié)果兩物體在長木板上恰好不相撞。取g=10m/s2,求:
(1)全程因摩擦而產(chǎn)生的熱量:
(2)長木板的長度。
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【題目】如圖所示,一細(xì)線系一小球繞O點(diǎn)在豎直面做圓周運(yùn)動,a、b分別是軌跡的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),c、d兩點(diǎn)與圓心等高,小球在a點(diǎn)時細(xì)線的拉力恰好為0,不計(jì)空氣阻力,則下列說法正確的是( )
A. 小球運(yùn)動到c、d兩點(diǎn)時,受到的合力指向圓心
B. 小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中,機(jī)械能先增大后減小
C. 小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中,細(xì)線對小球的拉力先做正功后做負(fù)功
D. 小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的過程中,先失重后超重
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,給一塊金屬導(dǎo)體通以向右的電流I,金屬導(dǎo)體的高為h,厚度為d,已知電流與導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n、電子電荷量e、導(dǎo)體橫截面積S和電子定向移動速度v之間的關(guān)系為I=neSv。則下列說法中正確的是( )
A. 在上、下表面形成電勢差的過程中,電子受到的洛侖茲力方向向下
B. 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,金屬板上表面A的電勢低于下表而A’的電勢
C. 只將金屬板的厚度d減小為原來的一半,則上,下表面之間的電勢差大小變?yōu)?/span>U/2
D. 只將電流I減小為原來的一半,則上、下表面之間的電勢差大小變?yōu)?/span>U/2
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,兩平行金屬板相距為d,與一邊長為L、匝數(shù)為N匝的正方形線圈相連,正方形線圈內(nèi)存在著與其平面垂直向里的隨時間變化的磁場B,其隨時間變化關(guān)系為B=B0+kt(k>0),粒子源在t=0時刻從P處釋放一個初速度為零的帶電粒子,已知帶電粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,粒子能從N板加速到M板,并從M板上的一個小孔穿出.在板的上方,有一個環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場.已知外圓半徑為2d,內(nèi)圓半徑為d,兩圓的圓心與小孔重合(不計(jì)粒子重力).
(1)判斷帶電粒子的正負(fù)和粒子到達(dá)M板的速度v;
(2)若要求粒子不能從外圓邊界飛出,k的取值范圍是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)電場,三個質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同的速率對準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場,其運(yùn)動估計(jì)如圖所示,若帶點(diǎn)粒子只受磁場力的作用,則下列說法中正確的是( )
A. a粒子動能最大
B. c粒子速率最大
C. c粒子在磁場中運(yùn)動的時間最長
D. 它們做圓周運(yùn)動的周期Ta=Tb=Tc
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