(12分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成370角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。
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(12分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成370角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。
题型:不详
难度:
来源:
(12分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成37
0
角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg。电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。求:
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻
消耗的功率为
,求该速度的大小;
(3)在上问中,若
,金属棒中的电流方向
到
,求磁感应强度的大小与方向。(
取
,
,
)
答案
(1)4m/s
2
(2)10m/s (3)0.4T, 磁场方向垂直导轨平面向上
解析
试题分析:(1)金属棒开始下滑的初速为零,没有感应电流产生,不受安培力作用,故根据牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma ①
由①式解得a=10×(O.6-0.25×0.8)m/s
2
=4m/s
2
②
(2)设金属棒运动达到稳定时,做匀速运动,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡,则有:mgsinθ一μmgcosθ一F=0 解得 F=0.8N ③
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率Fv=P ④
由③、④两式解得
⑤
(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B
⑥
P=I
2
R ⑦
由⑥、⑦两式解得
⑧
由左手定则可知,磁场方向垂直导轨平面向上
举一反三
(16分)如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O
1
孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O
2
进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B
1
,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁场范围足够大,磁感应强度大小为B
2
。一块折成直角的硬质塑料片abc(不带电,宽度、厚度都很小可以忽略不计)放置在PQ、MN之间,截面图如图,a、c两点分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45º。粒子能沿图中虚线O
2
O
3
的延长线进入PQ、MN之间的区域。
⑴求加速电压U
1
;
⑵假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律,那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动?
⑶粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s分别是多少?
题型:不详
难度:
|
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如图15,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为m,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R
0
。PQ左侧匀强磁场方向竖直向上,磁感应强度大小为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多少时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某一过程中力F做的功为W
1
,导轨克服摩擦力做功为W
2
,求回路产生的焦耳热Q。
题型:不详
难度:
|
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如图,在
平面第一象限整个区域分布匀强电场,电场方向平行
轴向下,在第四象限内存在有界匀强磁场,左边界为
轴,右边界为
的直线,磁场方向垂直纸面向外。质量为
、带电量为
的粒子从
轴上
点以初速度
垂直
轴射入匀强电场,在电场力作用下从
轴上
点以与
轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知
,不计粒子重力。求:
(1)
点坐标;
(2)要使粒子能再进入电场,磁感应强度
的取值范围;
(3)要使粒子能第二次进入磁场,磁感应强度
的取值范围。
题型:不详
难度:
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如图,两个共轴的圆筒形金属电极,在内筒上均匀分布着平行于轴线的标号1-8的八个狭缝,内筒内半径为R,在内筒之内有平行于轴线向里的匀强磁场,磁感应强度为B。在两极间加恒定电压,使筒之间的区域内有沿半径向里的电场。不计粒子重力,整个装置在真空中,粒子碰到电极时会被电极吸收。
(1)一质量为m
1
,带电量为+q
1
的粒子从紧靠外筒且正对1号缝的S点由静止出发,进入磁场后到达的第一个狭缝是3号缝,求两电极间加的电压U是多少?
(2)另一个粒子质量为m
2
,带电量为+q
2
,也从S点由静止出发,该粒子经过一段时间后恰好又回到S点,求该粒子在磁场中运动多少时间第一次回到S点。
题型:不详
难度:
|
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(12分)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙,与水平面之间的夹角为α,间距为L。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B,MP间接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,其他电阻不计。如图所示,用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab,使金属杆由静止开始运动,杆运动的最大速度为v
m
,t s末金属杆的速度为v
1
,,前t s内金属杆的位移为x,(重力加速度为g)求:
(1)金属杆速度为v
1
时加速度的大小;
(2)整个系统在前t s内产生的热量。
题型:不详
难度:
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