【題目】如圖所示,MN、PQ和JK、ST為傾角皆為的足夠長的金屬導(dǎo)軌,都處在垂直于斜面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.JK與ST平行,相距L,MN與PQ平行,相距.質(zhì)量分別為2m、m的金屬桿a和b垂直放置在導(dǎo)軌上.已知兩桿在運動過程中始終垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸,兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成回路的總電阻始終為R,重力加速度為g.下列說法正確的是( )
A.若a固定,釋放b,則b最終速度的大小為
B.若同時釋放a、b,則b最終速度的大小為
C.若同時釋放a、b,當(dāng)b下降高度為h時達(dá)到最大速度,則此過程中兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的電能為
D.若同時釋放a、b,當(dāng)b下降高度為h時達(dá)到最大速度,則此過程中通過回路的電荷量為
【答案】ACD
【解析】
A.a固定,b最終做勻速直線運動,b受到的安培力為
對b,由平衡條件得
解得b的最終速度的大小為
,
A正確;
B.a受到的安培力
b受到的安培力
則
a的加速度為
b的加速度
則,a、b兩桿同時釋放,在同一時刻加速度大小相等,它們的運動時間相同,則在同一時刻,兩桿的速度相等,即
回路中的感應(yīng)電動勢為
回路中的感應(yīng)電流為
b受到的安培力為
b勻速運動的速度是其最終速度,由平衡條件得
解得b的最終速度的大小為
B錯誤;
C.由B的分析可知,同時釋放a、b,在任一時刻a、b的加速度、速度、運動時間都相等,它們的位移大小也相等,下降高度相等,當(dāng)b下降高度為h時達(dá)到最大速度,在此過程中,由能量守恒定律得
由B選項的分析可知,
解得此過程中兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的電能
C正確;
D.若同時釋放a、b,當(dāng)b下降高度為h時達(dá)到最大速度,則此過程中通過回路的電荷量為
D正確.
故選ACD.
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性 ,源于它們機(jī)理上的類似性.直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景.
在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中,兩根光滑平等金屬軌道、固定在水平面內(nèi),相距為,電阻不計.電阻為的金屬導(dǎo)體棒垂直于、放在軌道上,與軌道接觸良好,以速度(平行于)向右做勻速運動.
圖1軌道端點間接有阻值為的電阻,導(dǎo)體棒受到水平向右的外力作用.圖2軌道端點間接有直流電源,導(dǎo)體棒通過滑輪勻速提升重物,電路中的電流為.
(1)求在時間內(nèi),圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能;
(2)從微觀角度看,導(dǎo)體棒中的自由電荷所受洛倫茲在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用.為了方便,可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷.
a.請在圖3(圖1的導(dǎo)體棒)、圖4(圖2的導(dǎo)體棒)中,分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖.
b.我們知道,洛倫茲力對運動電荷不做功.那么,導(dǎo)體棒中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢?請以圖2“電動機(jī)”為例,通過計算分析說明.
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【題目】如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。現(xiàn)有一束幾種不同的正離子,經(jīng)過加速電場加速后,垂直射入速度選擇器(速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B1),離子束保持原運動方向未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。接著進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場B2,發(fā)現(xiàn)這些離子分成幾束。忽略重力的影響,由此可得結(jié)論( )
A.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向內(nèi)
B.這些離子通過狹縫P的速率都等于
C.這些離子的電量一定不相同
D.這些離子的比荷一定不相同
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【題目】如圖所示,在方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中有一個由均勻?qū)Ь制成的單匝矩形線框abcd,線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運動,運動中線框dc邊始終與磁場右邊界平行,線框邊長ad=L,cd=2L.線框?qū)Ь的總電阻為R.則在線框離開磁場的過程中,下列說法中正確的是( )
A.ad間的電壓為
B.流過線框截面的電量為
C.線框所受安培力的合力為
D.線框中的電流在ad邊產(chǎn)生的熱量為
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【題目】如圖所示的正方形導(dǎo)線框abcd,電阻為R,現(xiàn)維持線框以恒定速度v沿x軸運動,并穿過圖中所示的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,如果以x軸正方向為力的正方向,線框在圖示位置的時刻作為計時零點,則磁場對線框的作用力F、線框ab邊兩端的電勢差Uab隨時間變化的圖像正確的是( )
A.B. C.D.
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【題目】如圖所示,電路中A、B是兩個完全相同的燈泡,L是一個自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈,C是電容很大的電容器。當(dāng)S閉合與斷開時,A、B燈泡的發(fā)光情況是( )
A. S閉合,A亮一下又逐漸熄滅,B逐漸變亮
B. S閉合,B亮一下又逐漸變暗,A逐漸變亮
C. S閉合足夠長時間后,A和B一樣亮
D. S閉合足夠長時間后,A、B都熄滅
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【題目】如圖甲所示的電路中,電阻R1=R,R2=2R,單匝圓形金屬線圈半徑為r2,圓心為O,線圈導(dǎo)線的電阻為R,其余導(dǎo)線的電阻不計.半徑為r1(r1<r2)、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨t變化的關(guān)系圖象如圖乙所示,電容器的電容為C.閉合開關(guān)S,t1時刻開始電路中的電流穩(wěn)定不變,下列說法正確的是( )
A.電容器上極板帶正電
B.t1時刻,電容器所帶的電荷量為
C.t1時刻之后,線圈兩端的電壓為
D.t1時刻之后,R1兩端的電壓為
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【題目】在水平放置的兩條平行光滑直導(dǎo)軌上有一垂直其放置的金屬棒ab,勻強(qiáng)磁場與軌道平面垂直,磁場方向如圖所示,導(dǎo)軌接有兩定值電阻及電阻箱R,R1=5 Ω,R2=6 Ω,其余電阻不計.電路中的電壓表量程為0~10 V,電流表的量程為0~3 A,現(xiàn)將R調(diào)至30 Ω,用F=40 N的水平向右的力使ab垂直導(dǎo)軌向右平移,當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩電表中有一表正好達(dá)到滿偏,而另一表未達(dá)到滿偏.則下列說法正確的是( )
A.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電流表滿偏
B.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,電壓表滿偏
C.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是1 m/s
D.當(dāng)棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度是2 m/s
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【題目】曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī),圖甲為其結(jié)構(gòu)示意圖圖中N、S是一對固定的磁極,abod為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈,轉(zhuǎn)軸過be的中點、與ab邊平行,它的一端有一半徑的摩擦小輪,小輪與自行車車輪的邊緣相接觸,如圖乙所示當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時,因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動,從而使線圈在磁極間轉(zhuǎn)動設(shè)線圈由匝的導(dǎo)線組成,每匝線圈圍成的面積,磁極間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度,自行車車輪的半徑,小齒輪的半徑,大齒輪的半徑.現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動,問大齒輪的角速度為多大時才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值?(假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)
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