精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ為水平放置、相距為d的兩平行金屬板，兩板間電壓為U，且上板帶正電，板MN中央有一個小孔0，板間電場可認(rèn)為勻強電場．AB是一根長為L（L＜d）、質(zhì)量為m的均勻帶負(fù)電的絕緣細(xì)桿．現(xiàn)將桿下端置于O處，然后將桿由靜止釋放，桿運動過程中始終保持豎直．當(dāng)桿下落
L3
時速度達(dá)到最大．重力加速度為g．求：
（1）細(xì)桿帶電荷量；
（2）桿下落的最大速度；
（3）若桿沒有全部進(jìn)入電場時速度減小為零，求電場力對桿所做功的最大值．
分析：（1）根據(jù)重力與電場力相等，與電場強度公式，即可求解；
（2）根據(jù)運動定理，即可求解；
（3）根據(jù)動能定理，即可確定克服電場力做的功．
解答：解：（1）設(shè)桿的帶電量為q，板間電場強度為E．桿下落
L
3
時，a=0，則
mg=
1
3
qE    
E=
U
d
 
兩式解得q=
3mgd
U

（2）桿下落
L
3
時，速度最大，由動能定理得
mg
L
3
-
q
3
E×
1
2
×
L
3
=
1
2
m
v
2
m
   
聯(lián)立②、④式解得    vm=
qL
3
 
（3）當(dāng)桿下落速度為零時，桿克服電場力做功最大，設(shè)此時桿下落距離為h，則
mgh-
hq
L
×E×
h
2
=0
解得h=
2L
3
  
桿克服電場力做功W=
h
L
qE
h
2
=
2
3
mgL    
答：（1）細(xì)桿帶電荷量q=
3mgd
U
；
（2）桿下落的最大速度  vm=
qL
3
；
（3）若桿沒有全部進(jìn)入電場時速度減小為零，則電場力對桿所做功的最大值
2
3
mgL．
點評：考查電場強度的公式、動能定理的應(yīng)用，掌握力做功的正負(fù)如何確定．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?開封模擬）如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L=O.5m，導(dǎo)軌平面與水平面 間的夾角6=37°，NQ丄MN，NQ間連接有一個R=3Ω的電阻．有一勻強磁場垂直于 導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為B=1T．將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒放置在導(dǎo)軌上，金屬棒的電阻r=2Ω，其余部分電阻不計．現(xiàn)從ab由靜止釋放金屬棒，ab緊靠NQ，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始 終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，cd到ab的距 離為S=2m．（g取=10m/s2）
（1）金屬棒到達(dá)cd處的速度是多大？
（2）在金屬棒從ab運動到cd的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長的平行導(dǎo)軌，NQ⊥MN，導(dǎo)軌  平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接一個R=4Ω的電阻．一勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度B=1T．將一根質(zhì)量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab，緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計．現(xiàn)靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度，cd離NQ的距離s=0.2m．g取l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8． 問：
（1）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多大？
（2）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？
（3）若將金屬棒滑行至以處的時刻記作t=0，從此時刻起，讓磁場的磁感應(yīng)強度逐漸減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則t=1s時磁感應(yīng)強度多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1：n2=2，導(dǎo)軌寬度為L=0.5m．質(zhì)量為m=1kg的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力作用下，從t=0時刻開始往復(fù)運動，其速度隨時間變化的規(guī)律是v=2sin
π
2
t，已知垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=1T，導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、導(dǎo)線和線圈的電阻均不計，電流表為理想交流電表，導(dǎo)體棒始終在磁場中運動．則下列說法中正確的是（　�。�
A、在t=1s時刻電流表的示數(shù)為
1
2
2
A
B、導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為1V
C、單位時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.25J
D、從t=0至t=3s的時間內(nèi)水平外力所做的功為0.75J

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=37°，N、Q間連接一個電阻R=5.0Ω，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度B=1.0T．將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒的電阻為r=1.0Ω，導(dǎo)軌的電阻不計．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m．已知g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）金屬棒達(dá)到cd處的感應(yīng)電流大�。�
（2）金屬棒從ab運動到cd的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN和PQ式固定在水平面內(nèi)間距L=0.02m的平行金屬軌道，軌道的電阻忽略不計，金屬桿ab垂直放置在軌道上．兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻，ab桿的電阻R=0.50Ω，ab桿與軌道接觸良好并不計摩擦，整個裝置放置在磁感應(yīng)強度為B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向下．對ab桿施加一水平向右的拉力，使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運動．求：
（1）通過電阻R0的電流；
（2）對ab桿施加的水平向右的拉力的大��；
（3）ab桿兩端的電勢差．

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