(1)

如圖，光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L＝1m，處在同一水平面中，導(dǎo)軌的左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的電容器兩極板相距d＝10mm，定值電阻R1＝R3＝8Ω，R2＝2Ω，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面．當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(開關(guān)S斷開)時，電容器兩極板之間質(zhì)量m＝1×10－14kg、帶電荷量q＝－1×10－15C的微粒恰好靜止不動；當(dāng)S閉合后，微粒以a＝7m/s2向下做勻加速運(yùn)動．取g＝10m/s2．求：

(2)

閉合后，使金屬棒ab做勻速運(yùn)動的外力的功率是多大?

答案：
解析：

(1)

帶電粒子在電容器兩極板間靜止時，受向上的電場力和向下的重力作用而平衡，則得到:

可求得電容器兩極板間的電壓：

由于粒子帶負(fù)電，可知上極板電勢高。由于S斷開，R1上無電流，R2、R3串聯(lián)部分兩端總電壓等于U1，電路中的感應(yīng)電流即通過R2、R3的電流強(qiáng)度為：

由閉合電路歐姆定律可知：ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：，

其中r為ab金屬棒的電阻。

當(dāng)閉合S后，帶電粒子向下做勻加速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律有：，

求得S閉合后電容器兩極板間的電壓

這時電路中的感應(yīng)電流為：I2=U2/R2=0.3/2A=0.15A

根據(jù)閉合電路歐姆定律有：

將已知量代入①②求得E=1.2V，r=2W

  又因E=BLv

∴v=E/(BL)=1.2/(0.4×1)m/s=3m/s

  即金屬棒ab做勻速運(yùn)動的速度為3m/s，電阻r=2Ω

(2)

S閉合時，通過ab的電流I2＝0.15A，ab所受的安培力為F2＝BI2L＝0.06N

ab以速度v＝3m·s－1做勻速運(yùn)動，所受外力F必與磁場力F2大小相等、方向相反，即F＝0.06N，方向向右．可見，外力的功率為：P＝Fv＝0.06×3W＝0.18W．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?廣州模擬）如圖，光滑軌道固定在豎直平面內(nèi)，水平段緊貼地面，彎曲段的頂部切線水平、離地高為h；滑塊A靜止在水平軌道上，v0=40m/s 的子彈水平射入滑塊A后一起沿軌道向右運(yùn)動，并從軌道頂部水平拋出．已知滑塊A的質(zhì)量是子彈的3倍，取g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：
（1）子彈射入滑塊后一起運(yùn)動的速度；
（2）水平距離x與h關(guān)系的表達(dá)式；
（3）當(dāng)h多高時，x最大，并求出這個最大值．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，光滑斜面的傾角α=30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1=l m，bc邊的邊長l2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框通過細(xì)線與重物相連，重物質(zhì)量M=2kg，斜面上ef線（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，如果線框從靜止開始運(yùn)動，進(jìn)入磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh的距離s=11.4m，（取g=10.4m/s2），求：
（1）線框進(jìn)入磁場前重物M的加速度；
（2）線框進(jìn)入磁場時勻速運(yùn)動的速度v；
（3）ab邊由靜止開始到運(yùn)動到gh線處所用的時間t；
（4）ab邊運(yùn)動到gh線處的速度大小和在線框由靜止開始到運(yùn)動到gh線的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）如圖1所示，在用橫截面為橢圓形的墨水瓶演示堅(jiān)硬物體微小彈性形變的演示實(shí)驗(yàn)中，能觀察到的現(xiàn)象是
A．沿橢圓長軸方向壓瓶壁，管中水面上升；沿橢圓短軸方向壓瓶壁，管中水面下降
B．沿橢圓長軸方向壓瓶壁，管中水面下降；沿橢圓短軸方向壓瓶壁，管中水面上升
C．沿橢圓長軸或短軸方向壓瓶壁，管中水面均上升
D．沿橢圓長軸或短軸方向壓瓶壁，管中水面均下降
精英家教網(wǎng)
（2）如圖，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球．現(xiàn)在利用這些器材測定彈簧被壓縮時的彈性勢能．還需要的器材是
 
、
 
．
②以上測量實(shí)際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對
 
能的測量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對
 
和
 
的直接測量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，光滑固定斜面足夠長，傾角為θ=30°，某同學(xué)為了研究不同運(yùn)動間的關(guān)系，在斜面上做了兩次實(shí)驗(yàn)；第一次在斜面上的O點(diǎn)將小球以速度v1=6m．s水平向右拋出，小球第一次與斜面相碰的位置記為P點(diǎn)；第二次該同學(xué)仍在O點(diǎn)使小球以某一初速度沿斜面開始下滑，結(jié)果小球經(jīng)過相同的時間也恰好到達(dá)P點(diǎn)，已知重力加速度為g=10m/s2，求：
（1）O、P兩點(diǎn)的間距s；
（2）第二次實(shí)驗(yàn)時小球下滑的初速度v2．

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同步練習(xí)冊答案