如圖所示,空間存在垂直紙面向里的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,磁場Ⅰ寬為L,兩磁場間的無場區(qū)域?yàn)棰�,寬也為L,磁場Ⅲ寬度足夠大.區(qū)域中兩條平行直光滑金屬導(dǎo)軌間距為l,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,兩導(dǎo)體棒ab、cd的質(zhì)量均為m,電阻均為r.a(chǎn)b棒靜止在磁場Ⅰ中的左邊界處,cd棒靜止在磁場Ⅲ中的左邊界處,對(duì)ab棒施加一個(gè)瞬時(shí)沖量,ab棒以速度v1開始向右運(yùn)動(dòng).
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(1)求ab棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小;
(2)ab棒在區(qū)域Ⅰ運(yùn)動(dòng)過程中,cd棒獲得的最大速度為v2,求ab棒通過區(qū)域Ⅱ的時(shí)間;
(3)若ab棒在尚未離開區(qū)域Ⅱ之前,cd棒已停止運(yùn)動(dòng),求:ab棒在區(qū)域Ⅱ運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱.
分析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和牛頓第二定律求出ab棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小
(2)ab棒在磁場Ⅰ區(qū)域運(yùn)動(dòng)過程中,cd棒經(jīng)歷加速過程,兩棒動(dòng)量守恒列出等式表示出ab棒穿出磁場Ⅰ時(shí)的速度,再求出通過區(qū)域Ⅱ的時(shí)間.
(3)ab棒在區(qū)域Ⅱ運(yùn)動(dòng)過程中,cd棒克服安培力做功,最后減速為零,由能量轉(zhuǎn)化守恒定律求解
解答:解:(1)設(shè)ab棒進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E,電路中的電流為I,
E=Blv1I=
E
2r
=
Blv1
2r

此時(shí)ab棒受到的安培力          F=BIl
根據(jù)牛頓第二定律               F=ma
ab棒進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)域時(shí)的加速度   a=
B2l2v1
2mr

(2)ab棒在磁場Ⅰ區(qū)域運(yùn)動(dòng)過程中,cd棒經(jīng)歷加速過程,兩棒動(dòng)量守恒,設(shè)ab棒穿出磁場Ⅰ時(shí)的速度為v3,
此刻cd棒具有最大速度v2,有mv1=mv2+mv3
ab棒在區(qū)域Ⅱ中做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過區(qū)域Ⅱ的時(shí)間   t=
L
v3

解得                          t=
L
v1-v2

(3)ab棒在區(qū)域Ⅱ運(yùn)動(dòng)過程中,cd棒克服安培力做功,最后減速為零.a(chǎn)b、cd棒中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q,
由能量轉(zhuǎn)化守恒定律可知Q=
1
2
m
v
2
2

所以:ab棒中產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q
2
=
1
4
m
v
2
2

答:(1)ab棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小是a=
B2l2v1
2mr
;
(2)ab棒通過區(qū)域Ⅱ的時(shí)間是t=
L
v1-v2
;
(3)ab棒在區(qū)域Ⅱ運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱是
1
4
m
v
2
2
點(diǎn)評(píng):該題是一道綜合題,綜合運(yùn)用了拉第電磁感應(yīng)定律和牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律、功能關(guān)系,解決本題的關(guān)鍵熟練這些定理、定律的運(yùn)用.
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科目:高中物理 來源: 題型:

(20分)如圖,相距2L的.AB、CD兩邊界間的空間區(qū)域存在兩個(gè)方向相向的勻強(qiáng)電場,其中PT以上的電場方向豎直向下,下面的電場方向豎直向上.PQ上連續(xù)分布著電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子,依次以相同水平初速垂直射人PT下方電場中,且有PQ=L.若從Q點(diǎn)射入的粒子恰從M點(diǎn)水平射出,滿足,其軌跡如圖.不

計(jì)粒子重力及它們間的相互作用.

  (1)求PT上、下電場強(qiáng)度的大小

  (2)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能從CD邊水平射出,求這些入射點(diǎn)到P點(diǎn)的距離應(yīng)滿足的條件

  (3)若從M點(diǎn)射出的粒子恰從中點(diǎn)S孔垂直射入邊長是截面為正方形的容器中,

容器中存在圖中所示的勻強(qiáng)磁場,已知粒子運(yùn)動(dòng)半徑小于.為使粒子與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出,粒子與絕緣壁碰撞時(shí)無能量和電量損失,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件  

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科目:高中物理 來源:0103 模擬題 題型:不定項(xiàng)選擇

地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,已知磁場方向垂直紙面向里,一個(gè)帶電油滴能沿一條與豎直方向成α角的直線MN運(yùn)動(dòng)(MN在垂苴于磁場方向的平面內(nèi)),如圖所示。則以下判斷中正確的是
[     ]
A.如果油滴帶正電,它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)
B.如果油滴帶正電,它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)
C.如果電場方向水平向左,油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)
D.如果電場方向水平向右,油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)

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