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如图所示,一U形绝缘导轨竖直放置,处在水平向右的匀强电场中,左边的半圆弧与水平杆ab、cd相切与a、c两点,两水平杆的高度差为h,杆长为4L,O为ad、bc连线的交点,虚线MN、M´N´的位置如图所示,其中aM=MM´=cN=NN´=L,

M´b=N´d=2L,一质量为m电量为-q的小球穿在杆上,虚线MN左边的导轨光滑,虚线MN右边的导轨与小球之间的动摩擦因数为μ,已知在O处没有固定点电荷+Q的时候,将带电小球自N点由静止释放后,小球刚好能到a点,现在O处固定点电荷+Q,并将带电小球自d点以初速度v0向左瞬间推出,结果小球可沿杆运动到b点(静电力常量为k,重力加速度为g)求:

⑴匀强电场的电场强度E;⑵运动过程中小球所受摩擦力的最大值fm和小球经过M´点时的加速度大小a;⑶使小球能够运动到b点的初速度v0的最小值。

⑴E=mgh/qL;⑵a=gh/L+μ(g+4kQq/mh2);⑶v0=(2gh+12gμL)1/2

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,有一用铝板制成的U形框,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中,使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动,悬线中的拉力为FT,则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个“U”形金属导轨PMNQ,其质量为M=2 kg,放在光滑绝缘的水平面上,处于匀强磁场中,另有一根质量为m=0.6 kg的金属棒CD与MN边平行放置在导轨上,CD边左边靠着固定的卡口a、b,卡口能阻止CD棒向左运动。匀强磁场以图中虚线为界,左侧的磁场B1方向竖直向上(区域无限大),右侧的磁场B2方向水平向左,磁感应强度的大小都是0.80 T,如图所示。导轨MN段长为0.50 m,电阻为0.40 Ω,金属棒CD的电阻是0.40 Ω,其余电阻不计,CD与导轨间的动摩擦因数为0.20。若在导轨上作用一个方向水平向左,大小为2.4 N的恒力,设导轨足够长,取g=10 m/s2。求:导轨运动过程中的最大加速度和最大速度。

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科目:高中物理 来源: 题型:

如下图所示,一个“U”形金属导轨PMNQ,其质量为M=2 kg,放在光滑绝缘的水平面上,处于匀强磁场中,另有一根质量为m=0.6 kg的金属棒CD与MN边平行放置在导轨上,CD边左边靠着固定的卡口a、b,卡口能阻止CD棒向左运动。匀强磁场以图中虚线为界,左侧的磁场B1方向竖直向上(区域无限大),右侧的磁场B2方向水平向左,磁感应强度的大小都是0.80 T,如图所示。导轨MN段长为0.50 m,电阻为0.40 Ω,金属棒CD的电阻是0.40 Ω,其余电阻不计,CD与导轨间的动摩擦因数为0.20。若在导轨上作用一个方向水平向左,大小为2.4 N的恒力,设导轨足够长,取g=10 m/s2

求:导轨运动过程中的最大加速度和最大速度。

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科目:高中物理 来源: 题型:

如下图所示,一个“U”形金属导轨PMNQ,其质量为M=2 kg,放在光滑绝缘的水平面上,处于匀强磁场中,另有一根质量为m=0.6 kg的金属棒CD与MN边平行放置在导轨上,CD边左边靠着固定的卡口a、b,卡口能阻止CD棒向左运动。匀强磁场以图中虚线为界,左侧的磁场B1方向竖直向上(区域无限大),右侧的磁场B2方向水平向左,磁感应强度的大小都是0.80 T,如图所示。导轨MN段长为0.50 m,电阻为0.40 Ω,金属棒CD的电阻是0.40 Ω,其余电阻不计,CD与导轨间的动摩擦因数为0.20。若在导轨上作用一个方向水平向左,大小为2.4 N的恒力,设导轨足够长,取g=10 m/s2

求:导轨运动过程中的最大加速度和最大速度。

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