如圖所示，AB、CD是處在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場的兩條金屬導(dǎo)軌（足夠長），導(dǎo)軌寬度為d，導(dǎo)軌通過導(dǎo)線分別與平行金屬板MN相連，有一與導(dǎo)軌垂直且始終接觸良好的金屬棒ab以某一速度沿著導(dǎo)軌做勻速直線運(yùn)動。在y軸的右方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，在x軸的下方有一場強(qiáng)為E的方向平行x軸向右的勻強(qiáng)電場�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在M板由靜止經(jīng)過平行金屬板MN，然后以垂直于y軸的方向從F處沿直線穿過y軸，而后從x軸上的G處以與x軸正向夾角為60°的方向進(jìn)入電場和磁場疊加的區(qū)域，最后到達(dá)y軸上的H點。已知OG長為l，不計粒子的重力。求：

（1）金屬棒ab做勻速直線運(yùn)動速度的大小B？
（2） 粒子到達(dá)H點時的速度多大？
（3）要使粒子不能回到y(tǒng)軸邊界， 電場強(qiáng)度以滿足什么條件？

見試題分析

解析試題分析： 解：金屬棒ab在切割磁感線過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：
       （2分）
設(shè)粒子在F進(jìn)入磁場時的速度為，由牛頓第二定律得：
     （2分）
由幾何知識可得（如圖）
     （2分）
粒子在通過MN過程中由動能定理得：
      （2分）
聯(lián)解以上各式得：
    （2分）
（2）從D到C只有電場力對粒子做功，電場力做功與路徑無關(guān)，根據(jù)動能定理，有
，    （2分）
解得：     （2分）
（3）       （1分）
要使粒子不能回到y(tǒng)軸邊界，   （2分）
即      （1分）

考點：電磁感應(yīng) 牛頓第二定律 動能定理

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖甲，單匝圓形金屬線圈電阻恒定不變，在線圈的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直向里的勻強(qiáng)磁場，在時間t內(nèi)要使線圈中產(chǎn)生大小、方向恒定不變的電流，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)按下列哪種情況變化？（ ）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

（18分）如圖所示，間距為L的光滑M、N金屬軌道水平放置，ab是電阻為R0的金屬棒，此棒可緊貼平行導(dǎo)軌滑動．導(dǎo)軌右側(cè)連接一水平放置的平行板電容器，板間距為d，板長也為L，導(dǎo)軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻，其它電阻忽略不計．軌道處的磁場方向垂直軌道平面向下，電容器處的磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B。當(dāng)ab以速度v0向右勻速運(yùn)動時，一帶電量大小為q的粒子以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板進(jìn)入電容器內(nèi)，恰好做勻速圓周運(yùn)動，并從C板右側(cè)邊緣離開．試求：

（1）AC兩板間的電壓U；
（2）帶電粒子的質(zhì)量m；
（3）帶電粒子的速度大小v．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r＝0.1 m、匝數(shù)n＝20的線圈，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示）。在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為0.2 T，線圈的電阻為2 Ω，它的引出線接有8 Ω的小電珠L（可以認(rèn)為電阻為定值）。外力推動線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動，便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時（x取向右為正），求：

（1）線圈運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小，并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖像（在圖甲中取電流由C向上流過電珠L到D為正）；
（2）每一次推動線圈運(yùn)動過程中作用力F的大小；
（3）該發(fā)電機(jī)的輸出功率P（摩擦等損耗不計）；

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距，足夠長光滑的傾斜部分和粗糙的水平部分圓滑連接，傾斜部分與水平面的夾角，垂直斜面方向向上的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度，水平部分沒有磁場，金屬桿質(zhì)量，電阻Ω，運(yùn)動中與導(dǎo)軌始終接觸良好，并且垂直于導(dǎo)軌。電阻Ω，導(dǎo)軌電阻不計。當(dāng)金屬棒從斜面上距底面高以上的任何地方由靜止釋放后，在水平面上滑行的最大距離，取，求：

（1）金屬棒在斜面上的最大運(yùn)動速度；
（2）金屬棒與水平導(dǎo)軌間的動摩擦因素；
（3）若金屬棒從高度處由靜止釋放，電阻產(chǎn)生的熱量.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m．有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個運(yùn)動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻。求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；
（2）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動速度的大小；
（3）流經(jīng)電流表電流的最大值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻；質(zhì)量為m＝0.2kg、阻值r＝0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L2＝4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強(qiáng)磁場中，該勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。（g=10m/s2）

（1）保持ab棒靜止，在0～4s內(nèi)，通過金屬棒ab的電流多大？方向如何？
（2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，求當(dāng)t＝2s時，外力F的大小和方向；
（3）5s后，撤去外力F，金屬棒將由靜止開始下滑，這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計算機(jī)，在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后，記下該時刻棒的位置，測出該位置與棒初始位置相距2.4m，求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導(dǎo)線與阻值R ＝2 W的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL ＝4 W的小燈泡L連接．在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，CE長l ="2" m，有一阻值r ="2" W的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處（恰好不在磁場中）．CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動．已知從t＝0開始到金屬棒運(yùn)動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：
（1）通過小燈泡的電流．
（2）金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度大小．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖所示，勻強(qiáng)磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架，框架寬為L，右端接有電阻為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒受到外力沖量后，以的初速度沿框架向左運(yùn)動，棒與框架的動摩擦因數(shù)為，測得棒在整個運(yùn)動過程中，通過任一截面的電量為q，求：（1）棒能運(yùn)動的距離？（2）R上產(chǎn)生的熱量？

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案