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如图甲所示,电阻不计且间距L=lm的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2Ω的电阻,虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,现将质量m="0.l" kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab进入磁场时的速度v0 =1m/s,下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示,g取10 m/s2,则
A.匀强磁场的磁感应强度为1T
B.ab杆下落0.3 m时金属杆的速度为1 m/s
C.ab杆下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J
D.ab杆下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C
D

试题分析:金属杆刚进入磁场时,速度为v0 =1m/s,据图此时的加速度为a=-10m/s2,经受力分析此时有:mg-BIL=-ma,I=BLv/R,则磁感应强度为B=2T,A选项错误;金属杆下落h=0.3m时,据图可知此时加速度a=0,所以此时有mg=BIL,I=BLv/R则v=0.5m/s,所以B选项错误;金属杆下落0.3m的过程中R产生的热量为mgh-Q=mv’2/2-mv02/2,则Q=0.3375J,所以C选项错误;金属杆下落h=0.3m过程中产生的电荷量为q=It=BS/R=BLh/R,h=h-v02/2g,所以q=0.25C,则D选项正确。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A点由静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则可判定(    )
A.小球带负电
B.小球带正电
C.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏
D.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图甲所示,建立x0y坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为L,第Ⅰ、Ⅳ象限分布着匀强磁场,方向垂直于x0y平面向里。位于极板左侧的粒子源可沿x轴向右发射质量为m、电量为q、速度相同、重力不计的带正电粒子。在0~3t0时间内两极板所加电压如图乙所示。已知,若粒子在t=0时刻射入,将恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、L、t0为已知量,且忽略粒子间的相互影响。求:

(1)电压U0的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(3)0~3t0时间内何时射入的粒子在磁场中运动的时间最短,并求出此最短时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(10分)如图两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道间距L=0.50m.轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0 =0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B =0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合.现有一质量 m =0.20kg、电阻 r =0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处.在与杆垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道间的动摩擦因数 μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=10m/s2,求:

①导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量
②导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(16分)如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁场范围足够大,磁感应强度大小为B2。一块折成直角的硬质塑料片abc(不带电,宽度、厚度都很小可以忽略不计)放置在PQ、MN之间,截面图如图,a、c两点分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45º。粒子能沿图中虚线O2O3的延长线进入PQ、MN之间的区域。

⑴求加速电压U1
⑵假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律,那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动?
⑶粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s分别是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在xOy坐标系中,第一象限存在一与xOy平面平行的匀强电场,在第二象限存在垂直于纸面的匀强磁场。在y轴上的P点有一静止的带正电的粒子,某时刻,粒子在很短时间内(可忽略不计)分裂成三个带正电的粒子1、2和3,它们所带的电荷量分别为q1、q2和q3,质量分别为m1、m2和m3,且。带电粒子1和2沿x轴负方向进人磁场区域,带电粒子3沿x轴正方向进入电场区域。经过一段时间三个带电粒子同时射出场区,其中粒子1、3射出场区的方向垂直于x轴,粒子2射出场区的方向与x轴负方向的夹角为60°。忽略重力和粒子间的相互作用。求:

(1)三个粒子的质量之比;
(2)三个粒子进入场区时的速度大小之比;
(3)三个粒子射出场区时在x轴上的位移大小之比。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,现有一带正电的粒子能够在正交的匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过。设产生匀强电场的两极板间电压为U,板间距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,粒子带电荷量为q,进入速度为v(不计粒子的重力)。以下说法正确的是
A.匀速穿过时粒子速度v与U、d、B间的关系为
B.若只增大v,其他条件不变,则粒子仍能直线穿过
C.若只增大U,其他条件不变,则粒子仍能直线穿过
D.若保持两板间电压不变,只减小d,其他条件不变,粒子进入两板间后将向下偏

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如下图所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L1上.带电粒子从A点以初速v斜向下与L1成45°角射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向下,且方向与A点方向相同.不计重力影响,下列说法中正确的是(  )

A.该粒子一定带正电
B.该粒子一定带负电
C.若将带电粒子在A点时初速度变大(方向不变),它仍能经过B点
D.若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变),它不能经过B点

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,在圆内区域Ⅰ(r≤R)和圆外区域Ⅱ(r>R)分别存在两个磁场方向均垂直于XOY平面的匀强磁场;垂直于XOY平面放置了两块平面荧光屏,其中荧光屏甲平行于X轴放置在Y轴坐标为-2.22R的位置,荧光屏乙平行于Y轴放置在X轴坐标为3.5R的位置。现有一束质量为m、电荷量为q(q>0)、动能为E0的粒子从坐标为(-R,0)的A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ,最终打在荧光屏甲上,出现坐标为(0.4R,  -2.2R,)的亮点。若撤去圆外磁场,粒子打在荧光屏甲上,出现坐标为(0,-2.2R)的亮点M。此时,若将荧光屏甲沿Y轴负方向平移,则亮点的X轴坐标始终保持不变。(不计粒子重力影响)

(1)求在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度v1、v2 的大小。
(2)求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。
(3)若上述两个磁场保持不变,荧光屏仍在初始位置,但从A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ的粒子束改为质量为m、电荷量为-q、动能为3E0的粒子,求荧光屏上的亮点的位置。

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