(1)

如圖,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L=1m,處在同一水平面中,導(dǎo)軌的左端接有如圖所示的電路,其中水平放置的電容器兩極板相距d=10mm,定值電阻R1R3=8Ω,R2=2Ω,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過導(dǎo)軌面.當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)(開關(guān)S斷開)時(shí),電容器兩極板之間質(zhì)量m=1×10-14kg、帶電荷量q=-1×10-15C的微粒恰好靜止不動(dòng);當(dāng)S閉合后,微粒以a=7m/s2向下做勻加速運(yùn)動(dòng).取g=10m/s2.求:

(2)

閉合后,使金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力的功率是多大?

答案:
解析:

(1)

帶電粒子在電容器兩極板間靜止時(shí),受向上的電場(chǎng)力和向下的重力作用而平衡,則得到:

可求得電容器兩極板間的電壓:

由于粒子帶負(fù)電,可知上極板電勢(shì)高。由于S斷開,R1上無電流,R2、R3串聯(lián)部分兩端總電壓等于U1,電路中的感應(yīng)電流即通過R2、R3的電流強(qiáng)度為:

由閉合電路歐姆定律可知:ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:,

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(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有:,

求得S閉合后電容器兩極板間的電壓

這時(shí)電路中的感應(yīng)電流為:I2=U2/R2=0.3/2A=0.15A

根據(jù)閉合電路歐姆定律有:

將已知量代入①②求得E=1.2V,r=2W

  又因E=BLv

∴v=E/(BL)=1.2/(0.4×1)m/s=3m/s

  即金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為3m/s,電阻r=2Ω

(2)

S閉合時(shí),通過ab的電流I2=0.15A,ab所受的安培力為F2=BI2L=0.06N

ab以速度v=3m·s-1做勻速運(yùn)動(dòng),所受外力F必與磁場(chǎng)力F2大小相等、方向相反,即F=0.06N,方向向右.可見,外力的功率為:P=Fv=0.06×3W=0.18W.


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?廣州模擬)如圖,光滑軌道固定在豎直平面內(nèi),水平段緊貼地面,彎曲段的頂部切線水平、離地高為h;滑塊A靜止在水平軌道上,v0=40m/s 的子彈水平射入滑塊A后一起沿軌道向右運(yùn)動(dòng),并從軌道頂部水平拋出.已知滑塊A的質(zhì)量是子彈的3倍,取g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力.求:
(1)子彈射入滑塊后一起運(yùn)動(dòng)的速度;
(2)水平距離x與h關(guān)系的表達(dá)式;
(3)當(dāng)h多高時(shí),x最大,并求出這個(gè)最大值.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖,光滑斜面的傾角α=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長(zhǎng)l1=l m,bc邊的邊長(zhǎng)l2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細(xì)線與重物相連,重物質(zhì)量M=2kg,斜面上ef線(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的,ef線和gh的距離s=11.4m,(取g=10.4m/s2),求:
(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物M的加速度;
(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;
(3)ab邊由靜止開始到運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間t;
(4)ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線處的速度大小和在線框由靜止開始到運(yùn)動(dòng)到gh線的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)如圖1所示,在用橫截面為橢圓形的墨水瓶演示堅(jiān)硬物體微小彈性形變的演示實(shí)驗(yàn)中,能觀察到的現(xiàn)象是
A.沿橢圓長(zhǎng)軸方向壓瓶壁,管中水面上升;沿橢圓短軸方向壓瓶壁,管中水面下降
B.沿橢圓長(zhǎng)軸方向壓瓶壁,管中水面下降;沿橢圓短軸方向壓瓶壁,管中水面上升
C.沿橢圓長(zhǎng)軸或短軸方向壓瓶壁,管中水面均上升
D.沿橢圓長(zhǎng)軸或短軸方向壓瓶壁,管中水面均下降
精英家教網(wǎng)
(2)如圖,光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切,輕彈簧的一端固定在軌道的左端,OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿,且擺到某處就能停在該處;另有一小鋼球.現(xiàn)在利用這些器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能.還需要的器材是
 
、
 

②以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)
 
能的測(cè)量,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)
 
 
的直接測(cè)量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖,光滑固定斜面足夠長(zhǎng),傾角為θ=30°,某同學(xué)為了研究不同運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系,在斜面上做了兩次實(shí)驗(yàn);第一次在斜面上的O點(diǎn)將小球以速度v1=6m.s水平向右拋出,小球第一次與斜面相碰的位置記為P點(diǎn);第二次該同學(xué)仍在O點(diǎn)使小球以某一初速度沿斜面開始下滑,結(jié)果小球經(jīng)過相同的時(shí)間也恰好到達(dá)P點(diǎn),已知重力加速度為g=10m/s2,求:
(1)O、P兩點(diǎn)的間距s;
(2)第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)小球下滑的初速度v2

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