（10分）如圖兩根正對的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0 =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應強度B =0.64T的勻強磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開始運動,當運動至磁場的左邊界時撤去F,結果導體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP′.已知導體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導體桿ab與直軌道間的動摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計,取g=10m/s2，求：

①導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導體桿穿過磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的焦耳熱
①　�、�

試題分析：①設導體桿在磁場中運動的時間為 t，由法拉第電磁感應定律得：
產(chǎn)生的感應電動勢的平均值為
由閉合電路歐姆定律得：通過電阻 R 的感應電流的平均值為
通過電阻R的電荷量
聯(lián)立以上各式解得：．
②設導體桿在 F 的作用下運動到磁場的左邊界時的速度為v1，導體桿離開磁場時的速度大小為v2，運動到圓軌道最高點的速度為v3，根據(jù)動能定理則有，解得：
因導體桿恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點，根據(jù)牛頓第二定律，對導體桿在軌道最高點時有
對于導體桿從NN′運動至 PP′的過程，根據(jù)機械能守恒定律有 　
聯(lián)立以上兩式解得 　
導體桿穿過磁場的過程中損失的機械能
導體桿穿過磁場的過程，整個電路中機械能轉化為內能，根據(jù)能量守恒定律
此過程，電路中產(chǎn)生的焦耳熱為．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖(a)所示，有兩級光滑的絕緣平臺，高一級平臺距離絕緣板的中心Ｏ的高度為h，低一級平臺高度是高一級平臺高度的一半．絕緣板放在水平地面上，板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，一輕質彈簧一端連接在絕緣板的中心，另一端固定在墻面上。邊界ＧＨ左邊存在著正交的勻強電場和變化的磁場，電場強度為Ｅ，磁感應強度變化情況如圖(b)所示，磁感應強度大小均為Ｂ．有一質量為m、帶負電的小球從高一級平臺左邊緣以一定初速滑過平臺后在t=0時刻垂直于邊界ＧＨ進入復合場中，設小球剛進入復合場時磁場方向向外且為正值．小球做圓周運動至Ｏ點處恰好與絕緣板發(fā)生彈性碰撞，碰撞后小球立即垂直于邊界ＧＨ返回并滑上低一級平臺，絕緣板從C開始向右壓縮彈簧的最大距離為Ｓ到達D，求：

⑴ 磁場變化的周期Ｔ；
⑵ 小球從高一級平臺左邊緣滑出的初速度v；
⑶ 絕緣板的質量Ｍ；
⑷ 絕緣板壓縮彈簧具有的彈性勢能ＥP．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，水平放置的平行板電容器間有勻強磁場，開關S閉合時一帶電粒子恰好水平向右勻速穿過兩板，重力不計，下列說法正確的是 (　　)
A．保持開關閉合，若滑片P向上滑動，粒子不可能從下極板邊緣射出
B．保持開關閉合，若滑片P向下滑動，粒子不可能從下極板邊緣射出
C．保持開關閉合，若A極板向上移動后，調節(jié)滑片P的位置，粒子仍可能沿直線射出
D．如果開關斷開，粒子繼續(xù)沿直線射出

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

有一種“雙聚焦分析器”質譜儀，工作原理如圖所示。加速電場的電壓為U，靜電分析器中有輻向會聚電場，即與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1；磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內，分布著方向垂直于紙面向外的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行．由離子源發(fā)出一個質量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器．而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器．測量出Q點與圓心O2的距離為d，位于Q點正下方的收集器入口離Q點的距離為d/2．（題中的U、m、q、R、d都為已知量）

（1）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大�。�
（2）求磁分析器中磁感應強度B的大�。�
（3）現(xiàn)將離子換成質量為4m ,電荷量仍為q的另一種正離子，其它條件不變．磁分析器空間足夠大，離子不會從圓弧邊界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移動，要使此時射出磁分析器的離子仍能進入收集器，求收集器水平移動的距離．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（20分）一個“”形導軌PONQ，其質量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強磁場中，另有一根質量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導軌上，CD與導軌的動摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強磁場以ab為界，左側的磁場方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側磁場方向水平向右，磁感應強度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導軌ON段長為0.50m，電阻是0.40Ω，金屬棒CD的電阻是0.20Ω，其余電阻不計。導軌在水平拉力作用下由靜止開始以0.20m/s2的加速度做勻加速直線運動，一直到CD中的電流達到4.0A時，導軌改做勻速直線運動.設導軌足夠長，取g=10m/s2.求：

⑴導軌運動起來后，C、D兩點哪點電勢較高？
⑵導軌做勻速運動時，水平拉力F的大小是多少？
⑶導軌做勻加速運動的過程中，水平拉力F的最小值是多少？
⑷CD上消耗的電功率為P=0.80W時，水平拉力F做功的功率是多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖，在平面第一象限整個區(qū)域分布勻強電場，電場方向平行軸向下，在第四象限內存在有界勻強磁場，左邊界為軸，右邊界為的直線，磁場方向垂直紙面向外。質量為、帶電量為的粒子從軸上點以初速度垂直軸射入勻強電場，在電場力作用下從軸上點以與軸正方向成45°角進入勻強磁場。已知，不計粒子重力。求：

（1）點坐標；
（2）要使粒子能再進入電場，磁感應強度的取值范圍；
（3）要使粒子能第二次進入磁場，磁感應強度的取值范圍。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖甲所示，電阻不計且間距L=lm的光滑平行金屬導軌豎直放置，上端接一阻值R=2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導軌平面向里的勻強磁場，現(xiàn)將質量m="0.l" kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過程中與導軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進入磁場時的速度v0 =1m/s，下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關系圖象如圖乙所示，g取10 m/s2，則
A．勻強磁場的磁感應強度為1T
B．a(chǎn)b桿下落0.3 m時金屬桿的速度為1 m/s
C．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J
D．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

寬度為L，足夠長的光滑傾斜導軌與水平面間夾角為θ，勻強磁場磁 感應強度為B，方向垂直于導軌向上，范圍足夠大，導軌的上端連著一個阻值為R的電阻，下端連著一個阻值為2R的電阻，導軌電阻不計。金屬棒ab長為L，質量為m，電阻也為R，垂直地放在導軌上。在某一平行于導軌向上的恒力(圖中未畫出)的作用下，ab棒從靜止開始沿導軌向上運動，最后達到穩(wěn)定的運動狀態(tài)。整個過程中，通過斜面底端電阻2R的最大電流為I，求：

(1)通過ab棒的最大電流；(2)ab棒的最大加速度；(3)ab棒的最大速度。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

圖所示，電源電動勢為E，內阻為r，滑動變阻器電阻為R，開關閉合．兩平行金屬極板a、b間有垂直紙面向里的勻強磁場，一帶正電粒子正好以速度v勻速穿過兩板．不計帶電粒子的重力，以下說法正確的是
A．保持開關閉合，將滑片p向上滑動一點，粒子將可能從下極板邊緣射出
B．保持開關閉合，將滑片p向下滑動一點，粒子將可能從下極板邊緣射出
C．保持開關閉合，將a極板向下移動一點，粒子將繼續(xù)沿直線穿出
D．如果將開關斷開，粒子將繼續(xù)沿直線穿出

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