【題目】如圖所示,間隔一定距離的金屬薄板M、N豎直平行放置,水平絕緣直桿從N板中央的小孔穿過,左端與M板固接;N板左側(cè)的直桿光滑;N板右側(cè)的直桿粗糙,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為m、帶電量為+q的中空小球P,套在直桿上,緊靠M板靜止放置。當(dāng)在M、N板間加上一定電壓U后,P球?qū)⒀厮街睏U從N板的小孔射入磁場中。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球電量不變,重力加速度大小為g。

試問:

1M、N哪塊板的電勢高;

2)若M、N間電壓為U0時(shí),P球沿直桿從N板的小孔射入磁場后,恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),則U0為多大;

3)若磁場足夠大,水平直桿足夠長,試討論M、N間施加不同電壓U時(shí),小球在磁場中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,摩擦力對(duì)小球做的功Wf(計(jì)算結(jié)果用U和題目中的已知條件表示)。

【答案】1M板電勢高于N板電勢;(2;(3)當(dāng)U=U0時(shí),摩擦力做功為0;當(dāng)UU0時(shí),摩擦力做功為;當(dāng)UU0時(shí),摩擦力做功為-qU。

【解析】

1)正電荷在電場中被加速,故M板電勢高于N板電勢。

2)設(shè)P球射出電場時(shí)的速率為vN,由動(dòng)能定理得:

P球在磁場中作勻速直線運(yùn)動(dòng),有:qvNB=mg

聯(lián)立得:U0=

3)小球P射入磁場后受到豎直向上的洛倫茲力作用,可能出現(xiàn)三種情況:

i.當(dāng)U=U0時(shí),恰好f=mg,則小球不受摩擦力,做勻速直線運(yùn)動(dòng),故摩擦力做功Wf=0

ii.當(dāng)UU0時(shí),fmg,則直桿對(duì)小球有向下的壓力,小球受摩擦力減速,當(dāng)減速到v=v0時(shí)開始做勻速運(yùn)動(dòng)。

全過程由動(dòng)能定理得:

解得:Wf=

iii.當(dāng)UU0時(shí),fmg,則直桿對(duì)小球有向上的支持力,小球受摩擦力減速,最終停止。

全過程由動(dòng)能定理:qU+Wf=0

解得:W=-qU

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某研究小組通過實(shí)驗(yàn)測得兩滑塊碰撞前后運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到如圖所示的位移時(shí)間圖象.圖中的線段a、b、c分別表示沿光滑水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng)的滑塊ⅠⅡ和它們發(fā)生正碰后結(jié)合體的位移變化關(guān)系.已知相互作用時(shí)間極短,由圖象給出的信息可知(  )

A. 碰前滑塊Ⅰ與滑塊Ⅱ速度大小之比為72

B. 碰前滑塊Ⅰ的動(dòng)量大小比滑塊Ⅱ的動(dòng)量大小大

C. 碰前滑塊Ⅰ的動(dòng)能比滑塊Ⅱ的動(dòng)能小

D. 滑塊Ⅰ的質(zhì)量是滑塊Ⅱ的質(zhì)量的

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平行板電容器上極板帶正電荷,且與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的正點(diǎn)電荷,以E表示兩極板間電場的電場強(qiáng)度,表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能,表示靜電計(jì)指針的偏角,若保持上極板不動(dòng),將下極板向上移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則(

A.增大,E增大

B.減小,E減小

C.增大,增大

D.減小,減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的曲線是某質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的一段運(yùn)動(dòng)軌跡質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)經(jīng)P點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn),已知弧長MP大于弧長PN質(zhì)點(diǎn)由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)與由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)所用的時(shí)間相等下列說法中正確的是

A.質(zhì)點(diǎn)從MN過程中速度大小保持不變

B.質(zhì)點(diǎn)在這兩段時(shí)間內(nèi)的速度變化率為一定值

C.質(zhì)點(diǎn)在這兩段時(shí)間內(nèi)的速度變化量大小不相等,且方向也不相同

D.質(zhì)點(diǎn)在M、N間的運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有:

A.小燈泡(規(guī)格為“2.5V1.2W 

B.電流表A(量程為00.6A,內(nèi)阻為

C.電壓表V(量程為03V,內(nèi)阻未知)

D.滑動(dòng)變阻器。0

E.滑動(dòng)變阻器 (050Ω

F.電源。E=3V,內(nèi)阻不計(jì))

G.開關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干

1)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化,且能盡量消除系統(tǒng)誤差,在下面方框圖內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖;

2)實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是______(填寫器材前字母代號(hào));

3)按照正確的電路圖,該同學(xué)測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下,并通過計(jì)算得出小燈泡在不同電流下的電壓(I是電流表的示數(shù),U是電壓表的示數(shù),U是小燈泡兩端的實(shí)際電壓),請(qǐng)?jiān)诜礁駡D中畫出小燈泡的伏安特性曲線(即I-U曲線);

I/A

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.48

U/V

0.25

0.40

0.60

0.90

1.30

1.85

2.50

2.98

U/V

0.10

0.20

0.35

0.60

0.95

1.45

2.05

2.50

4)該同學(xué)將與本實(shí)驗(yàn)中一樣的兩個(gè)小燈泡以及定值電阻R0R0=6Ω)三者一起串聯(lián)接在本實(shí)驗(yàn)中提供的電源兩端,則每個(gè)燈泡的實(shí)際功率是______W.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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【題目】如圖所示,實(shí)線是某時(shí)刻的波形曲線,虛線是0.2s后的波形曲線,求:

(1)若波向右傳播,求它傳播的可能距離;

(2)若波向左傳播,求它的最大周期;

(3)若波速是35m/s,求波的傳播方向.

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【題目】法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸,圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),下列說法正確的是(

A. 若從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則電流沿ba的方向通過R

B. 若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,則相同時(shí)間內(nèi)通過R的電量也變?yōu)樵瓉淼?/span>2

C. 若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?/span>2

D. 若圓盤的半徑變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍,則電流也變?yōu)樵瓉淼?/span>2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲為一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,圖乙為介質(zhì)中平衡位置在x=2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。下列說法正確的是(

A. 這列波的波長是4m

B. 這列波的傳播速度是20m/s

C. 經(jīng)過0.15s,質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3m

D. t=0.1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向

E. t=0.35s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r,閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后,下列結(jié)論正確的是

A. 燈泡L變亮

B. 電源的輸出功率變大

C. 電容器C上電荷量減少

D. 電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大

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