水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属
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水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属
题型:不详
难度:
来源:
水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属棒用绝缘细线通过光滑定滑轮与悬挂于桌外质量为M的重物相连,金属棒可在重物作用下沿导轨平移.整个装置放在一有界匀强磁场中,图中虚线左侧无磁场,右侧磁场方向竖直向上,磁感应强度为B.现将金属棒从静止释放,当金属棒速度达到v
0
时,刚好进入磁场,此时小灯泡正常发光.此后金属棒做减速运动,最终匀速.求:
(1)金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t.
(2)金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率;
(3)金属棒最终做匀速直线运动的速率.
答案
(1)以金属棒和相连重物为研究对象,由牛顿第二定律得 Mg=(M+m)a
因棒做匀加速运动,则有 v
0
=at
解得,
t=
(M+m)
v
0
Mg
(2)金属棒刚进入磁场时产生的电动势 E=BLv
0
电路中的电流
I=
E
R+r
=
BL
v
0
R+r
小灯泡的功率:
P=
I
2
R=
B
2
L
2
v
20
R
(R+r)
2
(3)金属棒做匀速直线运动时 F
安
=Mg
其中 F
安
=BI′L=B
BLv
R+r
L
=
B
2
L
2
v
R+r
v=
Mg(R+r)
B
2
L
2
答:
(1)金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t为
(M+m)
v
0
Mg
.
(2)金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率为
B
2
L
2
v
20
R
(R+r
)
2
;
(3)金属棒最终做匀速直线运动的速率为
Mg(R+r)
B
2
L
2
.
举一反三
如图所示,R
1
=R
2
=R
3
=R
4
=R,开关S闭合时,间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m,带电荷量为q的小球恰好处于静止状态.开关S断开时,小球向电容器一个极板运动并发生碰撞,碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷.设碰撞过程中没有机械能损失,小球反弹后恰好运动到电容器另一极板,不计电源内阻.求:
(1)电源的电动势.
(2)小球与极板碰撞后的带电量.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,质量为60g的钢棒长为a=20cm,棒两端与长为L=30cm的细软铜线相连,吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过稳恒电流I后,钢棒向上摆动,最大偏角θ=60°,g取l0m/s
2
.求:
(1)铜棒中电流I的大小及方向.
(2)铜棒在摆动过程中的最大速度.
题型:不详
难度:
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两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab,处于竖直向上的匀强磁场中,如图所示,导电棒质量为1.2kg,长1m.当导电棒中通入3A电流时,它可在导轨上匀速滑动,若电流强度增大为5A时,导电棒可获得2m/s
2
的加速度,求装置所在处的磁感强度的大小.
题型:不详
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如图所示,在竖直平面内放置一长为L的薄壁玻璃管,在玻璃管的a端放置一个直径比玻璃管直径略小的小球,小球带电荷量为-q、质量为m.玻璃管右边的空间存在着匀强电场与匀强磁场的复合场.匀强磁场方向垂直于纸面向外,磁感应强度为B;匀强电场方向竖直向下 电场强度大小为
mg
q
.电磁场的左边界与玻璃管平行,右边界足够远.玻璃管带着小球以水平速度v
0
垂直于左边界向右运动,由于水平外力F的作用,玻璃管进入磁场后速度保持不变,经一段时间后小球从玻璃管b端滑出并能在竖直平面内自由运动,最后从左边界飞离电磁场. 运动过程中小球的电荷量保持不变,不计一切阻力.求:
(1)小球从玻璃管b端滑出时速度的大小.
(2)从玻璃管进入磁场至小球从b端滑出的过程中,外力F随时间t变化的关系.
(3)通过计算画出小球离开玻璃管后的运动轨迹.
题型:丰台区一模
难度:
|
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如图所示,在场强为E,方向竖直向下的匀强电场中,有两个质量均为m的带电小球A、B,电量分别为-q和+2q,两小球用长为l的绝缘细线b相连,另用绝缘细线a系住小球A悬挂于O点而处于平衡状态.细线b处于绷紧状态,则细线b对小球B的作用力大小为______,细线a对悬点O的作用力大小为______.(已知重力加速度为g,静电力恒量为k)
题型:不详
难度:
|
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