如圖4-18所示，光滑平行導軌相距L，導軌平面與水平面間的夾角為θ，兩導軌的下端接有電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電池，導軌及連線的電阻均不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向下.將一根質量為m、電阻為R的直導體棒ab沿水平方向跨放在平行導軌上.設導軌足夠長，試求：直導體棒ab由靜止釋放后，最終在導軌上的滑行速度多大.

圖4-18

思路解析：因為導軌接有電源，所以當ab剛跨放在導軌上時，就有從a到b的電流，從而受到沿斜面向上的安培力作用，ab是否運動應由安培力和重力的下滑分力共同決定.

ab剛置于導軌上時，就有電流I0=，由左手定則知該電流的安培力方向沿斜面向上，大小為F0=BI0L=.下面討論幾種情況：

(1)若mgsinθ＜F0，則ab向上運動，要切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢E1=BLv，根據(jù)右手定則知E1與E方向相反，是反電動勢，根據(jù)歐姆定律得回路中的電流I1=，ab中的電流方向由a到b，由左手定則知，該電流所受的安培力的方向沿導軌斜面向上，大小為F1=BI1L=，由此，v↑→F1↓，當F1減至mgsinθ時，加速度為零，速度達到最大，于是可得到ab沿導軌向上運動的最終速度，用v1表示.

=mgsinθ，所以，v1=.

(2)若mgsinθ＞F0，則ab向下運動，用相似的分析方法可得到ab向下沿導軌運動的最終速度為v2=.

(3)mgsinθ＝F0，則ab靜止不動，這時加速度等于零，速度v=0.

答案：(1)v1=  (2)v2=  (3)v=0

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

【選做題】本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩題，并在相應的答題區(qū)域內(nèi)作答，若三題都做，則按A、B兩題評分．
A．（選修模塊3-3）
（1）如圖1所示，一定質量的理想氣體分別在溫度T1和T2情形下做等溫變化的p-V圖象，則下列關于T1和T2大小的說法，正確的是
A
A
．

A．T1大于T2B．T1小于T2
C．T1等于T2D．無法比較
（2）如圖2甲所示，將封有一定質量空氣的密閉塑料袋從海拔500m、氣溫為18℃的山腳下帶到海拔3200m、氣溫為10℃的山頂上，情形如圖乙所示．圖
甲
甲
（選填“甲”或“乙”）中袋中氣體分子平均動能大．從甲圖到乙圖過程中，袋內(nèi)氣體減小的內(nèi)能
大于
大于
（選填“大于”、“等于”或“小于”）氣體放出的熱量．
（3）如圖3所示，IBM的科學家在銅表面將48個鐵原子排成圓圈，形成半徑為7.13nm的“原子圍欄”，相鄰鐵原子間有間隙．估算原子平均間隙的大�。Y果保留一位有效數(shù)字．已知鐵的密度7.8×103kg/m3，摩爾質量是5.6×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1．
B．（選修模塊3-4）
（1）列車靜止時，車廂長度與沿軌道方向排列的相鄰電線桿間距離相等．當列車以接近光速行駛，車上的乘客觀測車廂長度與相鄰電線桿間距離，所得出的結論是
A
A
．
A．車廂長度大于相鄰電線桿間距離
B．車廂長度小于相鄰電線桿間距離
C．向前觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離
D．向后觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離
（2）湖面上停著一條船，一個人觀測到每隔5s有一個波峰經(jīng)過這條船，相鄰波峰間的距離是60m．這列波的頻率是
0.2
0.2
Hz，水波的波速是
12
12
m/s．
（3）如圖所示，在一厚度為d的門中安放一長度與門厚度相同的玻璃圓柱體，其直徑為l．玻璃圓柱體的折射率為
2
，且l=2d．求從右側中心點P通過玻璃圓柱體能看到門外的角度范圍．

C．（選修模塊3-5）
（1）原子核的比結合能與核子數(shù)的關系如圖1所示．核子組合成原子核時
B
B
．
 A．小質量數(shù)的原子核質量虧損最大
B．中等質量數(shù)的原子核質量虧損最大
C．大質量數(shù)的原子核質量虧損最大
D．不同質量數(shù)的原子核質量虧損相同
（2）在核反應堆中用石墨做慢化劑使中子減速，中子以一定速度與靜止碳核發(fā)生正碰，碰后中子反向彈回，則碰后碳核的運動方向與此時中子運動的方向
相反
相反
（選填“相反”或“相同”），碳核的動量
大于
大于
（選填“大于”、“等于”或“小于”） 碰后中子的動量．
（3）氫原子的能級如圖2所示．原子從能級n=3向n=1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應．有一群處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬．求該金屬的截止頻率和產(chǎn)生光電子最大初動能的最大值．普朗克常量h=6.63×10-34J?s，結果保留兩位有效數(shù)字．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

Ⅰ．氣墊導軌工作時，空氣從導軌表面的小孔噴出，在導軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導軌表面直接接觸，故滑塊運動時受到的阻力大大減小，可以忽略不計．為了探究做功與物體動能之間的關系，在氣墊導軌上放置一帶有遮光片的滑塊，滑塊的一端與輕彈簧相接，彈簧另一端固定在氣墊導軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導軌底座上適當位置（如圖1），使彈簧處于自然狀態(tài)時，滑塊上的遮光片剛好位于光電門的擋光位置，與光電門相連的光電計時器可記錄遮光片通過光電門時的擋光時間．實驗步驟如下：精英家教網(wǎng)
①用游標卡尺測量遮光片的寬度d；
②在氣墊導軌上適當位置標記一點A（圖中未標出，AP間距離遠大于d），將滑塊從A點由靜止釋放．由光電計時器讀出滑塊第一次通過光電門時遮光片的擋光時間t；
③利用所測數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過光電門時的速度V；
④更換勁度系數(shù)不同而自然長度相同的彈簧重復實驗步驟②③，記錄彈簧勁度系數(shù)及相應的速度V，如下表所示：
彈簧勁度系數(shù) k 2k 3k 4k 5k 6k
V （m/s） 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 （m2/s2） 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 （m3/s3） 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
（1）測量遮光片的寬度時游標卡尺讀數(shù)如圖2所示，讀得d=
 
m；
（2）用測量的物理量表示遮光片通過光電門時滑塊的速度的表達式V=
 
；
（3）已知滑塊從A點運動到光電門P處的過程中，彈簧對滑塊做的功與彈簧的勁度系數(shù)成正比，根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，可得出合力對滑塊做的功W與滑塊通過光電門時的速度V的關系是
 
．
Ⅱ．現(xiàn)已離不開電視、手機等電子產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含多種重金屬離子的廢水，這些廢水是否達標也引起了人們的關注．某同學想測出學校附近一工廠排出廢水的電阻率，以判斷廢水是否達到排放標準（一般工業(yè)廢水電阻率的達標值為ρ≥200Ω?m）．圖甲為該同學所用盛水容器，其左、右兩側面為帶有接線柱的金屬薄板（電阻極小），其余四面由絕緣材料制成，容器內(nèi)部長a=40cm，寬b=20cm，高c=10cm．他將水樣注滿容器后，進行以下操作：精英家教網(wǎng)
（1）他先后用多用電表歐姆檔的“×1k”、“×100”兩個檔位粗測水樣的電阻值時，表盤上指針如圖乙中所示，則所測水樣的電阻約為
 
Ω．
（2）他從實驗室中找到如下實驗器材更精確地測量所取水樣的電阻：
A．電流表（量程5mA，電阻RA=800Ω）
B．電壓表（量程15V，電阻RV約為10.0kΩ）
C．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
D．電源（12V，內(nèi)阻約10Ω）
E．開關一只、導線若干
請用筆線代替導線幫他在圖丙中完成電路連接．
（3）正確連接電路后，這位同學閉合開關，測得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，重復上述測量得出一系列數(shù)據(jù)如下表所示，請你在圖丁的坐標系中作出U-I關系圖線．
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
（4）由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為
 
Ω?m．據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標上
 
（選填“達標”或“不達標”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）有一游標卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標上有20個小的等分刻度．用它測量一小球的直徑，如圖1甲所示的讀數(shù)是
 
mm．用螺旋測微器測量一根金屬絲的直徑，如圖1乙所示的讀數(shù)是
 
mm．
精英家教網(wǎng)
（2）某同學用如圖2所示裝置“研究物體的加速度與外力關系”，他將光電門固定在氣墊軌道上的某點B處，調(diào)節(jié)氣墊導軌水平后，用重力為F的鉤碼，經(jīng)繞過滑輪的細線拉滑塊，每次滑塊從同一位置A由靜止釋放，測出遮光條通過光電門的時間t．改變鉤碼個數(shù)，重復上述實驗．記錄的數(shù)據(jù)及相關計算如下表．
實驗次數(shù) 1 2 3 4 5
F/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
t/（ms） 40.4 28.6 23.3 20.2 18.1
t2/（ms）2 1632.2 818.0 542.9 408.0 327.6
1
t2
/[×10-4（ms）-2]		 6.1 12.2 18.4 24.5 30.6
①為便于分析F與t的關系，應作出
 
的關系圖象，并在坐標紙上作出該圖線如圖3．
②由圖線得出的實驗結論是：
 

③設AB間的距離為s，遮光條的寬度為d，請你由上述實驗結論推導出物體的加速度a與時間t的關系式為
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

(18分)

       示波管是示波器的核心部分，它主要由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，如圖14甲所示。電子槍具有釋放電子并使電子聚集成束以及加速的作用；偏轉系統(tǒng)使電子束發(fā)生偏轉；電子束打在熒光屏上形成光跡。這三部分均封裝于真空玻璃殼中。已知電子的電荷量=1.6×10C，質量=0.91×10kg，電子所受重力及電子之間的相互作用力均可忽略不計，不考慮相對論效應。

（1）電子槍的三級加速可簡化為如圖14乙所示的加速電場，若從陰極逸出電子的初速度可忽略不計，要使電子被加速后的動能達到16×10J，求加速電壓為多大；

（2）電子被加速后進入偏轉系統(tǒng)，若只考慮電子沿Y(豎直)方向的偏轉情況，偏轉系統(tǒng)可以簡化為如圖14丙所示的偏轉電場。偏轉電極的極板長=4.0cm，兩板間距離=1.0cm，極板右端與熒光屏的距離=18cm，當在偏轉電極上加的正弦交變電壓時，如果電子進入偏轉電場的初速度，求電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長度；

（3）如圖14甲所示，電子槍中燈絲用來加熱陰極，使陰極發(fā)射電子�？刂茤艠O的電勢比陰極的電勢低，調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓，可控制通過柵極電子的數(shù)量�，F(xiàn)要使打在熒光屏上電子的數(shù)量增加，應如何調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓。

       電子槍中、和三個陽極除了對電子加速外，還共同完成對電子的聚焦作用，其中聚焦電場可簡化為如圖14丁所示的電場，圖中的虛線是該電場的等勢線。請簡要說明聚焦電場如何實現(xiàn)對電子的聚焦作用。

 

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科目：高中物理 來源：北京市海淀區(qū)2010年高三一模（理科綜合）物理部分 題型：計算題

(18分)

       示波管是示波器的核心部分，它主要由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，如圖14甲所示。電子槍具有釋放電子并使電子聚集成束以及加速的作用；偏轉系統(tǒng)使電子束發(fā)生偏轉；電子束打在熒光屏上形成光跡。這三部分均封裝于真空玻璃殼中。已知電子的電荷量=1.6×10C，質量=0.91×10kg，電子所受重力及電子之間的相互作用力均可忽略不計，不考慮相對論效應。

（1）電子槍的三級加速可簡化為如圖14乙所示的加速電場，若從陰極逸出電子的初速度可忽略不計，要使電子被加速后的動能達到16×10J，求加速電壓為多大；

（2）電子被加速后進入偏轉系統(tǒng)，若只考慮電子沿Y(豎直)方向的偏轉情況，偏轉系統(tǒng)可以簡化為如圖14丙所示的偏轉電場。偏轉電極的極板長=4.0cm，兩板間距離=1.0cm，極板右端與熒光屏的距離=18cm，當在偏轉電極上加的正弦交變電壓時，如果電子進入偏轉電場的初速度，求電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長度；

（3）如圖14甲所示，電子槍中燈絲用來加熱陰極，使陰極發(fā)射電子�？刂茤艠O的電勢比陰極的電勢低，調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓，可控制通過柵極電子的數(shù)量�，F(xiàn)要使打在熒光屏上電子的數(shù)量增加，應如何調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓。

       電子槍中、和三個陽極除了對電子加速外，還共同完成對電子的聚焦作用，其中聚焦電場可簡化為如圖14丁所示的電場，圖中的虛線是該電場的等勢線。請簡要說明聚焦電場如何實現(xiàn)對電子的聚焦作用。

 

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