如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距1＝1 m，處在同一水平面中，導(dǎo)軌左端接有如圖所示電路，其中水平放置的平行板電容器C兩極板M、N間距離d＝10 mm，定值電阻R1＝R3＝8 Ω，R2＝2 Ω，導(dǎo)軌電阻不計．磁感應(yīng)強度B＝0.4 T的勻強磁場豎直向下穿過軌道平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動(開關(guān)S斷開)時，電容器兩極板之間質(zhì)量m＝1×10－14 kg，帶電量q＝－1×10－13 C的微粒恰好靜止不動；當(dāng)S逼和時，粒子立即以加速度a＝7 m/s2向下做勻加速運動取g＝10 m/s2，在整個運動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且運動速度保持恒定．

求(1)當(dāng)S斷開時，電容器上M、N哪個極板電勢高；當(dāng)S斷開時，ab兩端的路端電壓是多大？

(2)金屬棒的電阻多大？

(3)金屬棒ab運動的速度多大？

(4)S閉合后，使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率多大？

答案：
解析：

　　解：(1)S斷開時，帶電微粒在電容器兩極板間靜止，受向上的電場力和向下的重力作用而平衡．�、佟�2分

　　由①式求得電容器兩極板間的電壓：�、凇�2分

　　由于粒子帶負電，可知電容器M板電勢高，UAB＝U1＝1 V�、邸�2分

　　(2)由于S斷開，R1上無電流，R2、R3上電壓等于U1，電路中的感應(yīng)電流，即通過R2、R3的電流強度為：�、堋�2分

　　由閉合電路歐姆定律可知：ab切割磁感線運動產(chǎn)生的感生電動勢為E＝U1＋I1r�、荨�1分

　　其中r為ab金屬棒的電阻．

　　當(dāng)閉合S后，帶電粒子向下做勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma有

　　　⑥　1分

　　求得閉合S后電容器兩極板間的電壓

　　�、摺�1分

　　這時電路中的感應(yīng)電流為：�、唷�1分

　　根據(jù)閉合電路歐姆定律有：�、帷�1分

　　將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和已知量代入求得：E＝1.2 V，r＝2 Ω　⑩　2分

　　(3)又因為E＝Blv，所以v＝3 m/s，即金屬棒做勻速運動的速度為3 m/s　　2分

　　(4)S閉合后，通過ab的電流I2＝0.15．外力的功率等于電源的總功率，

　　即：P＝I2E＝0.15×1.2＝0.18 W　　2分


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為45°，兩導(dǎo)軌相距0.2m，導(dǎo)軌上有質(zhì)量m為0.4kg的金屬棒MN．當(dāng)MN棒中通以2A的電流時，金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中（g取10m/s2），求：
（1）棒MN中的電流方向；
（2）棒MN所受磁場力的大小和方向；
（3）磁感應(yīng)強度B的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為θ，處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)軌中接入電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源．電路中有一阻值為R的電阻，其余電阻不計，將質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒由靜止釋放，求導(dǎo)體棒在釋放瞬間的加速度的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計，導(dǎo)軌間距為L=1m，左側(cè)接一阻值為R=0.3Ω的電阻，區(qū)域efgh內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B=0.5T，磁場的寬度為d=1m；一質(zhì)量為m=1kg，電阻為r=0.2Ω的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F=0.5v+0.4（N）（v為金屬棒運動速度）的水平力作用，從磁場的左邊界ef由靜止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大．
（1）若撤去水平力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v=v0-
B2L2m(R+r)
?x，且棒在運動到gh處時恰好靜止，則水平力F作用的時間t為多少？
（2）若在棒未出磁場區(qū)域時撤去水平力F，畫出棒在整個運動過程中速度v隨位移x變化的各種可能的圖線．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放置．今使棒以一定的初速度v0向右運動，當(dāng)其通過位置a、b時，速率分別為va、vb，到位置c時棒剛好靜止．設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計、a、b與b、c的間距相等，則金屬棒在由a→b與b→c的兩個過程中下列說法中正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?普陀區(qū)一模）如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L=1m，處在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路．其中水平放置的兩平行金屬板間距離d=10mm，定值電阻R1=R3=8Ω，R2=2Ω，金屬棒ab電阻r=2Ω，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度B=0.3T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌平面．金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動，當(dāng)電鍵S閉合時，兩極板之間質(zhì)量m=1×10-14kg、帶電荷量q=-1×10-15C的粒子以加速度a=7m/s2向下做勻加速運動，兩極板間的電壓為
0.3
0.3
V；金屬棒ab運動的速度為
4
4
m/s．

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