如圖,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L=1 m,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=10 mm,定值電阻R1=R3=8 Ω,R2=2 Ω,導(dǎo)軌的電阻不計.磁感應(yīng)強度B=0.4 T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面.當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動(開關(guān)S斷開)時,電容器兩極板之間質(zhì)量m=1×10-14 kg、帶電荷量q=-1×10-15 C的微粒恰好靜止不動;當(dāng)S閉合后,微粒以a=7 m/s2向下做勻加速運動.取g=10 m/s2.求:
(1)金屬棒ab運動的速度大小是多大?電阻是多大?
(2)閉合后,使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率是多大?
答案:S閉合時,通過ab的電流I2=0.15 A,ab所受的安培力為F2=BI2L=0.06 N ab以速度v=3 m·s-1做勻速運動,所受外力F必與磁場力F2大小相等、方向相反,即F=0.06 N,方向向右.可見,外力的功率為 P=Fv=0.06×3 W=0.18 W. 解答:帶電微粒在電容器兩極間靜止時,受向上的電場力和向下的重力作用而平衡,即mg=q 由此式可解出電容器兩極板間的電壓為 U1==V=1 V 由于微粒帶負(fù)電,可知上板的電勢高 由于S斷開,R1、R2的電壓和等于電容器兩端電壓U1,R3上無電流通過,可知電路中的感應(yīng)電流即為通過R1、R2的電流I1,I1==A=0.1 A 從而ab切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=U1+I1r=1+0.1r ① S閉合時,帶電微粒向下做勻加速運動,由牛頓第二定律可得 mg-q=ma 所以有U2==V=0.3 V 此時的感應(yīng)電流為 I2==A=0.15 A 由閉合電路歐姆定律可得 E=I2(+R2+r)=0.15×(+2+r)、 解①②兩式可得E=1.2 V,r=2 Ω 由E=BLv可得v==m·s-1=3 m·s-1 即導(dǎo)體棒ab勻速運動的速度v=3 m·s-1,電阻r=2 Ω. |
科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省南京學(xué)大教育專修學(xué)校高二3月月考物理試卷(帶解析) 題型:計算題
如圖,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L="1" m,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="10" mm,定值電阻,,導(dǎo)軌的電阻不計。磁感應(yīng)強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面。當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動(開關(guān)S斷開)時,電容器兩極板之間質(zhì)量、帶電荷量的微粒恰好靜止不動;當(dāng)S閉合后,微粒以a="7" m/s2向下做勻加速運動。取g="10" m/s2。求:
(1)金屬棒ab運動的速度大小是多大?電阻是多大?
(2)閉合后,使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率是多大?
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科目:高中物理 來源:2014屆江蘇省高二3月月考物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L="1" m,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="10" mm,定值電阻,,導(dǎo)軌的電阻不計。磁感應(yīng)強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面。當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動(開關(guān)S斷開)時,電容器兩極板之間質(zhì)量、帶電荷量的微粒恰好靜止不動;當(dāng)S閉合后,微粒以a="7" m/s2向下做勻加速運動。取g="10" m/s2。求:
(1)金屬棒ab運動的速度大小是多大?電阻是多大?
(2)閉合后,使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率是多大?
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科目:高中物理 來源:2011年山東省臨沂市高考物理模擬試卷(3月份)(解析版) 題型:選擇題
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科目:高中物理 來源:2011年山東省臨沂市高考物理質(zhì)檢試卷(一)(解析版) 題型:選擇題
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