(12分)如圖所示, ab、ef是平行地固定在水平絕緣桌面上的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為d.在導(dǎo)軌左端a、e上連有一個阻值為R的電阻,一質(zhì)量為3m,長為d的金屬棒恰能置于導(dǎo)軌上并和導(dǎo)軌良好接觸。起初金屬棒靜止于MN位置,整個裝置處于方向垂直桌面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電量為q的絕緣小球在桌面上從O點(O為導(dǎo)軌上的一點)以與ef成60°斜向右方射向ab,隨后小球直接垂直地打在金屬棒的中點上,并和棒粘合在一起(設(shè)小球與棒之間沒有電荷轉(zhuǎn)移,棒不會垂直于導(dǎo)軌ab運(yùn)動)。小球運(yùn)動過程中不計導(dǎo)軌間電場的影響,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計。求:

 

(1)小球射入磁場時的初速度υ0;

(2)電阻R上產(chǎn)生的總熱量Q;

(3)通過電阻R的總電量Δq

(4)棒移動的距離。

解析:(1)小球入射磁場后將作勻速圓周運(yùn)動,設(shè)圓周運(yùn)動的半徑為r,其軌跡如圖所示(略)

由幾何知識可知:    (2分)     

解得  ①  (1分)

小球在磁場中作圓周運(yùn)動:  ②     

由①②得:   ③  (1分)

(2)小球和金屬棒的碰撞過程,由動量守恒定律得:0=(m+3m)υ   ④ (1分) 

金屬棒切割磁感線的過程中,棒和小球的動能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)而轉(zhuǎn)化成焦耳熱:

 ⑤ (1分)

由③④⑤可得: ⑥  (1分)

(3)棒和小球的速度從υ1變?yōu)?的過程中由動量定理有:

 ⑦(2分)  

 又 ⑧  (1分)

由③④⑦⑧可得    ⑨   

(4)△q=△Φ/ R = Bdx/ R    (1分)

X=△qR/Bd=qR/3Bd      (1分)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,電源電動勢E=6V,電源內(nèi)阻不計.定值電阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
(1)若在ab之間接一個C=100μF的電容器,閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,求電容器上所帶的電量;
(2)若在ab之間接一個內(nèi)阻RV=4.8kΩ的電壓表,求電壓表的示數(shù).

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,AB、CD為光滑水平軌道,DE是半徑為R1=0.3m的
1
4
光滑圓軌道,EF是半徑為R2=0.15m的
1
4
光滑圓軌道,兩圓軌道連接處E為最高點.一塊質(zhì)量為M=1kg、長為l=4m的勻質(zhì)板靜止地放在軌道AB上,板的高度與BC高度相同,板的右端離BC的距離為L=2m,板上的左端有一質(zhì)量m=1kg的物塊(視為質(zhì)點),物塊與板的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,現(xiàn)讓物塊以初速度v0=8m/s向右運(yùn)動,當(dāng)板碰到BC時立即停止運(yùn)動,物塊能從板到軌道平滑地滑上到E點.(空氣阻力不計,g=10m/s2
(1)求物塊在板上從左端滑到右端過程中由于滑動摩擦而產(chǎn)生的熱量
(2)試判斷物塊在E點是否開始脫離軌道.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,AB是一段位于豎直平面內(nèi)的弧形軌道,高度為h,末端B處的切線沿水平方向.一個質(zhì)量為m的小物體P(可視為質(zhì)點)從軌道頂端處A點由靜止釋放,滑到B點時以水平速度v飛出,落在水平地面的C點,其軌跡如圖中虛線BC所示.已知P落地時相對于B點的水平位移OC=l,重力加速度為g,不計空氣阻力的作用.
(1)請計算P在弧形軌道上滑行的過程中克服摩擦力所做的功;
(2)現(xiàn)于軌道下方緊貼B點安裝一水平傳送帶,傳送帶右端E輪正上方與B點相距2l.先將驅(qū)動輪鎖定,傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài).使P仍從A點處由靜止釋放,它離開B點后先在傳送帶上滑行,然后從傳送帶右端水平飛出,恰好仍落在地面上C點,其軌跡如圖中虛線EC所示.若將驅(qū)動輪的鎖定解除,并使驅(qū)動輪以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動,再使P仍從A點處由靜止釋放,最后P的落地點是D點(圖中未畫出).已知驅(qū)動輪的半徑為r,傳送帶與驅(qū)動輪之間不打滑,且傳送帶的厚度忽略不計.求:
①小物塊P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù);
②若驅(qū)動輪以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動,可得到與角速度ω對應(yīng)的OD值,討論OD的可能值與ω的對應(yīng)關(guān)系.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?濱州二模)單匝矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,ab=de=l1,ad=bc=l2,從圖示位置起以角速度ω繞不同轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動,則( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,AB、CD兩金屬板間形成一勻強(qiáng)電場(板的邊緣電場不考慮),板長為L,電場強(qiáng)度為E.一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子(不計重力)沿兩板的中間線OO′從AC中點O處以初速度v0射入勻強(qiáng)電場,粒子恰好能從極板邊緣上的D點射出勻強(qiáng)電場.求:
(1)小球在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動時間;
(2)兩板間距離d;
(3)若要使粒子打在CD板的正中央P點,現(xiàn)調(diào)節(jié)粒子的入射速度大小變?yōu)関′,方向不變,v′與v0的比值為多少?

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