如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒

如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒

题型:不详难度:来源:
如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动。两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接,图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω,其余电阻忽略不计。已知当金属棒ab不动时,质量m=10g、带电量的小球以某一速度沿金属板A和C的中线射入板间,恰能射出金属板(g取10m/s2)。求:

(1)小球的速度
(2)若使小球在金属板间不偏转,则金属棒ab的速度大小和方向如何;
(3)若要使小球能从金属板间射出,求金属棒ab速度大小的范围.
答案
.(1)2m/s(2)ab向右运动 速度5m/s(3)
解析

试题分析:(1)根据题意,小球在金属板间做平抛运动。
水平位移为金属板长L=20cm,竖直位移等于
根据平抛运动规律
 ②

(2)欲使小球不偏转,须小球在金属板间受力平衡,根据题意应使金属棒ab切割磁感线产生感应电动势,从而使金属板A、C带电,在板间产生匀强电场,小球所受电场力等于小球的重力。
由于小球带负电,电场力向上,所以电场方向向下,A板必须带正电,金属棒ab的a点应为感应电动势的正极,根据右手定则金属棒ab应向右运动。
设金属棒ab的速度为V1,则:E=BLV1③
回路中电流
金属板A、C间的电压: ⑤
金属板A、C间的电场 ⑥
小球受力平衡: ⑦
联立以上各式解得:
(3)当金属棒ab的速度增大时,小球所受电场力大于小球的重力,小球将向上做类平抛运动,设金属棒ab的速度达到V2,小球恰沿A金属板右边缘飞出。
根据小球运动的对称性,小球沿A板右边缘飞出和小球沿C板右边缘飞出,其运动加速度相同,故有:…⑧
由③④⑤⑥⑧得到:
所以若要使小球能射出金属板间,则金属棒ab的速度大小:
也给分)
举一反三
如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;
(3)判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。
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如图所示,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为(  )
A.B.C.D.B

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如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,匀强磁场垂直斜面,匀强电场沿斜面向上并垂直斜面底边。一质量为m、带电荷量为q的小球,以速度v在斜面上做半径为R匀速圆周运动。则
A.带电粒子带负电
B.匀强磁场的磁感应强度大小B=
C.匀强电场的场强大小为E=
D.带电粒子在运动过程中机械能守恒

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如图所示,阴极射线管接通电源后,电子束由阴极沿x轴正方向射出,在荧光板上会看到一条亮线.要使荧光板上的亮线向z轴负方向偏转,可采用的方法是
A.加一沿y轴负方向的磁场B.加一沿z轴正方向的磁场
C.加一沿y轴正方向的电场D.加一沿z轴负方向的电场

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如图所示,在xOy平面内有一范围足够大的匀强电场,电场强度大小为E,电场方向在图中未画出.在y≤l的区域内有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面向里.一电荷量为+q、质量为m的粒子,从O点由静止释放,运动到磁场边界P点时的速度刚好为零,P点坐标为(l,l),不计粒子所受重力.

(1)求从O到P的过程中电场力对带电粒子做的功,并判断匀强电场的方向.
(2)若该粒子在O点以沿OP方向、大小的初速度开始运动,并从P点离开磁场,此过程中运动到离过OP的直线最远位置时的加速度大小,则此点离OP直线的距离是多少?
(3)若有另一电荷量为-q、质量为m的粒子能从O点匀速穿出磁场,设,求该粒子离开磁场后到达y轴时的位置坐标.
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