如圖甲所示，，一寬度為L且足夠長的光滑“匚”形金屬導(dǎo)軌水平放置在勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向下，“匚”形金屬導(dǎo)軌上連接一阻值為R的電阻。一質(zhì)量為m長為L的導(dǎo)體棒，剛好橫跨在導(dǎo)軌上�，F(xiàn)導(dǎo)體棒在水平恒力F作用下從靜止開始向右運動，當(dāng)棒獲得某一最大速度時立即撤掉水平恒力F。設(shè)導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸并且不分離，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計。

（1）求出棒的加速度a和速度ｖ的關(guān)系式，并分析棒的運動情況。

（2）當(dāng)撤掉水平恒力F后，求系統(tǒng)產(chǎn)生的電能。

（3）在圖乙上畫出棒的a－ｖ圖線。（要求標(biāo)上有關(guān)坐標(biāo)）

Ｏ

Ｖ

ａ

　　　　 圖甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圖乙

　　　　　　　　　　　

（１）選向右方向為正，當(dāng)水平恒力F作用時

導(dǎo)體棒兩端的感應(yīng)電動勢為E＝BLV……1分

ａ
 
    則流過導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流為I＝……1分

Ｖ
 
導(dǎo)體棒受到的安培力：F安＝BIL……1分                       

   根據(jù)牛頓第二定律有：Ｆ－Ｆ安＝ｍａ……1分

Ｏ
 
聯(lián)立上式可得：ａ＝－……1分

當(dāng)撤掉水平恒力F后ａ＝－……1分

棒的運動情況是先做加速度減小的加速運動，后做加速度減小的減速運動。   2分

（２）當(dāng)棒獲得最大速度時即有ａ＝0               1分

=      V = FR/( B2 L2 )                                  1分

系統(tǒng)產(chǎn)生的電能Q= m v2/2 = m F2 R2 /(2 B4 L4 )                          2分

（3）ａ與Ｖ是線性關(guān)系。如圖所示 （未標(biāo)上有關(guān)坐標(biāo)的扣1分）……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：

如圖甲所示，一個質(zhì)量為m=2.0×10-11kg，電荷量q=+1.0×10-5C的帶電微粒（重力忽略不計），從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場的電壓如圖乙所示．金屬板長L=20cm，兩板間距d=10
3
cm．求：
（1）微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的最大偏轉(zhuǎn)角θ；
（2）若緊靠偏轉(zhuǎn)電場邊緣有一邊界垂直金屬板的勻強磁場，該磁場的寬度為D=10cm，為使微粒無法由磁場右邊界射出，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足什么條件？
（3）試求在上述B取最小值的情況下，微粒離開磁場的范圍．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?棗莊一模）如圖甲所示，兩平行金厲板A，B的板長L=0.2m，板間距d=0.2m．兩金屬板 間加如圖乙所示的交變電壓，并在兩板間形成交變的勻強電場，忽略其邊緣效應(yīng)．在金 屬板上側(cè)有方向垂直于紙面向里的勻強磁場，其上下寬度D=0.4m，左右范圍足夠大，邊界MN和PQ均與金屬板垂直，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=1x 1O-2T．在極板下側(cè)中點O處有一粒子源，從t=0時起不斷地沿著00'發(fā)射比荷
q
m
=1x108C/kg、初速度v0=2x 105m/s的帶正電粒子．忽略粒子重力、粒子間相互作用以及粒子在極板間飛行時極 板間的電壓變化．sin30=0.5，sin37=0.6，sin45=
2
2
．
（1）求粒子進(jìn)入磁場時的最大速率
（2）對于在磁場中飛行時間最長的粒子，求出其在磁場中飛行的時間以及由0點出發(fā) 的可能時刻．
（3）對于所有能從MN邊界飛出磁場的粒子，試求這些粒子在MN邊界上出射區(qū)域的寬度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：黃岡市部分重點中學(xué)2007年高考沖刺物理模擬試題(十一) 題型：038

如圖甲所示，有一質(zhì)量m＝0.1 kg的正方形金屬框，其總電阻R＝0.5 Ω，金屬框放在表面絕緣且光滑的斜面頂端(金屬框上邊與重合)，自靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊平行、寬度為d的勻強磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與重合)．設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v，與此對應(yīng)的位移為s，那么v2－s圖像如圖乙所示，已知勻強磁場方向垂直斜面向上，試問：

(1)根據(jù)v2－s圖像所提供的信息，計算出斜面傾角θ和勻強磁場寬度d；

(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度多大？金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時間為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

如圖甲所示，為一種研究高能粒子相互作用的裝置，兩個直線加速器均由k個長度逐個增長的金屬圓筒組成(整個裝置處于真空中，圖中只畫出了6個圓筒，作為示意)，它們沿中心軸線排列成一串，各個圓筒相間地連接到正弦交流電源的兩端。設(shè)金屬圓筒內(nèi)部沒有電場，且每個圓筒間的縫隙寬度很小，帶電粒子穿過縫隙的時間可忽略不計。為達(dá)到最佳加速效果，需要調(diào)節(jié)至粒子穿過每個圓筒的時間恰為交流電的半個周期，粒子每次通過圓筒間縫隙時，都恰為交流電壓的峰值。

質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負(fù)電子分別經(jīng)過直線加速器加速后，從左、右兩側(cè)被導(dǎo)入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)形真空管道，且被導(dǎo)入的速度方向與圓環(huán)形管道中粗虛線相切。在管道內(nèi)控制電子轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵，即圖中的A1、A2、A3…An，共n個，均勻分布在整個圓周上(圖中只示意性地用實線畫了幾個，其余的用虛線表示)，每個電磁鐵內(nèi)的磁場都是磁感應(yīng)強度相同的勻強磁場，磁場區(qū)域都是直徑為d的圓形。改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場的磁感應(yīng)強度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過精確的調(diào)整，可使電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運動，這時電子經(jīng)過每個電磁鐵時射入點和射出點都在圓形勻強磁場區(qū)域的同一條直徑的兩端，如圖乙所示。這就為實現(xiàn)正、負(fù)電子的對撞作好了準(zhǔn)備。

圖甲

圖乙

(1)據(jù)相對論知，當(dāng)1時，物體運動時的能量和靜止時的能量之差等于物體的動能。若正、負(fù)電子經(jīng)過直線加速器后的動能均為E0(能滿足vc)，它們對撞后發(fā)生湮滅，電子消失，且僅產(chǎn)生一對頻率相同的光子，則此光子的頻率為多大？(已知普朗克常量為h，真空中的光速為c)?

(2)若電子剛進(jìn)入直線加速器第一個圓筒時速度大小為v0,為使電子通過直線加速器后速度為v，加速器所接正弦交流電壓的最大值應(yīng)當(dāng)多大？

(3)電磁鐵內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B為多大？(相鄰兩電磁鐵的間距忽略不計)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案