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        1. (18分)如圖所示,間距為L的光滑M、N金屬軌道水平放置,ab是電阻為R0的金屬棒,此棒可緊貼平行導軌滑動.導軌右側連接一水平放置的平行板電容器,板間距為d,板長也為L,導軌左側接阻值為R的定值電阻,其它電阻忽略不計.軌道處的磁場方向垂直軌道平面向下,電容器處的磁場垂直紙面向里,磁感應強度均為B。當ab以速度v0向右勻速運動時,一帶電量大小為q的粒子以某一速度從緊貼A板左側平行于A板進入電容器內,恰好做勻速圓周運動,并從C板右側邊緣離開.試求:

          (1)AC兩板間的電壓U;
          (2)帶電粒子的質量m;
          (3)帶電粒子的速度大小v.

          (1)     (2)      (3)

          解析試題分析:(1)棒ab向右運動時產(chǎn)生的電動勢為:
                   (2分)
          AC間的電壓即為電阻R的分壓,由分壓關系可得:
            (或:,)        (2分)
          解得:         (2分)
          (2)帶電粒子做勻速圓周運動,則重力與電場力平衡有:
                   (2分)
          解得:          (2分)
          (3)粒子做勻速圓周運動,由牛頓第二定律可得:
             (3分)
          粒子運動軌跡如圖所示:

          由幾何關系可得:
                 (3分)
          解得:        (2分)
          考點:導體切割磁感線時的感應電動勢;復合場;電場力;洛倫茲力;向心力.

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中物理 來源: 題型:單選題

          如圖所示,間距l(xiāng)=0.4m的光滑平行金屬導軌與水平面夾角=30°,正方形區(qū)域abcd內勻強磁場的磁感應強度B=0.2T,方向垂直于斜面.甲乙兩金屬桿電阻R相同、質量均為m=0.02kg,垂直于導軌放置.起初,甲金屬桿處在磁場的上邊界ab上,乙在甲上方距甲也為l處.現(xiàn)將兩金屬桿同時由靜止釋放,并同時在甲金屬桿上施加一個沿著導軌的拉力F,使甲金屬桿始終以a=5m/s2的加速度沿導軌勻加速運動,已知乙金屬桿剛進入磁場時做勻速運動,取g=10m/s2,則(      )

          A.每根金屬桿的電阻 R=0.016
          B.甲金屬桿在磁場中運動的時間是0.4s
          C.甲金屬桿在磁場中運動過程中F的功率逐漸增大
          D.乙金屬桿在磁場中運動過程中安培力的功率是0.1W

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          科目:高中物理 來源: 題型:單選題

          現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及電鍵如圖連接.下列說法中正確的是(  )

          A.電鍵閉合后,線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉
          B.線圈A插入線圈B中后,電鍵閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉
          C.電鍵閉合后,滑動變阻器的滑片P勻速滑動,會使電流計指針靜止在中央零刻度
          D.電鍵閉合后,只有滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流計指針才能偏轉

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          科目:高中物理 來源: 題型:填空題

          如下圖左所示,豎直放置的螺線管與導線abcd構成回路,導線所圍區(qū)域內有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場,螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán)。導線abcd所圍區(qū)域內磁場的磁感強度分別按下圖右側A、B、C、D圖線所表示的方式隨時間變化時

          (1)導體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力的是       ;
          (2)導體圓環(huán)將受到向下的磁場作用力的是       
          (3)導體圓環(huán)將不受到磁場作用力的是           。
          (請?zhí)钊雸D線下方對應的字母)

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          科目:高中物理 來源: 題型:填空題

          電磁感應現(xiàn)象是英國物理學家__________首先發(fā)現(xiàn)的.探究這個現(xiàn)象應選用如圖中_______ (填“甲”或“乙”)所示的裝置進行實驗.

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          科目:高中物理 來源: 題型:填空題

          如圖所示,閉合導線框的質量可以忽略不計,將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強磁場.若第一次用0.3 s拉出,外力所做的功為W1,通過導線橫截面的電荷量為q1;第二次用0.9 s拉出,外力所做的功為W2,通過導線橫截面的電荷量為q2,則 W1  W2,q1  q2 (填大于、等于或小于 )

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          科目:高中物理 來源: 題型:計算題

          (20分)“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器,具有速度快,效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計,軌道寬為L=0.2m。在導軌間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度B=1×102T!半姶排凇睆楏w總質量m=0.2kg,其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω?煽仉娫吹膬茸鑢=0.6Ω,電源的電壓能自行調節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。在某次試驗發(fā)射時,電源為加速彈體提供的電流是I=4×103A,不計空氣阻力。求:

          (1)彈體所受安培力大;
          (2)彈體從靜止加速到4km/s,軌道至少要多長?
          (3)彈體從靜止加速到4km/s過程中,該系統(tǒng)消耗的總能量;
          (4)請說明電源的電壓如何自行調節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。

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          科目:高中物理 來源: 題型:計算題

          如圖所示,AB、CD是處在方向垂直紙面向里、磁感應強度為B1的勻強磁場的兩條金屬導軌(足夠長),導軌寬度為d,導軌通過導線分別與平行金屬板MN相連,有一與導軌垂直且始終接觸良好的金屬棒ab以某一速度沿著導軌做勻速直線運動。在y軸的右方有一磁感應強度為B2的方向垂直紙面向外的勻強磁場,在x軸的下方有一場強為E的方向平行x軸向右的勻強電場。現(xiàn)有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子在M板由靜止經(jīng)過平行金屬板MN,然后以垂直于y軸的方向從F處沿直線穿過y軸,而后從x軸上的G處以與x軸正向夾角為60°的方向進入電場和磁場疊加的區(qū)域,最后到達y軸上的H點。已知OG長為l,不計粒子的重力。求:

          (1)金屬棒ab做勻速直線運動速度的大小B?
          (2) 粒子到達H點時的速度多大?
          (3)要使粒子不能回到y(tǒng)軸邊界, 電場強度以滿足什么條件?

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          科目:高中物理 來源: 題型:計算題

          (12分)如圖甲所示,一足夠長阻值不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ之間的距離L=1.0m,NQ兩端連接阻值R=1.0Ω的電阻,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上,導軌平面與水平面間的夾角θ=30°。一質量m=0.20kg,阻值r=0.50Ω的金屬棒垂直于導軌放置并用絕緣細線通過光滑的定滑輪與質量M=0.60kg的重物P相連。細線與金屬導軌平行。金屬棒沿導軌向上滑行的速度v與時間t之間的關系如圖乙所示,已知金屬棒在0~0.3s內通過的電量是0.3~0.6s內通過電量的2/3,g=10m/s2,求:

          (1)0~0.3s內棒通過的位移;
          (2)金屬棒在0~0.6s內產(chǎn)生的熱量。

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