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(12分)如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R,导轨电阻不计.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上,且与导轨保持电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为r,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,当金属棒沿导轨下滑距离为s时,速度达到最大值vm.求:

(1)金属棒开始运动时的加速度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中,电阻R上产生的电热.
见解析


本题考查牛顿第二定律的应用,金属棒开始下滑时没有切割磁感线,只有重力沿斜面向下的分力提供加速度,当导体棒匀速下滑时,所受安培力水平向右,由受力平衡可求得安培力,由公式F=BIL和欧姆定律可求得磁感强度B的大小,焦耳热可根据功能关系求解,重力做功转化为焦耳热和动能
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

地面上空同时存在着匀强的电场与磁场,一质量为m的带正电小球,在该区域内沿水平方向向右做直线运动,如图所示,关于场的分布情况可能的是(  )
A.该处电场方向和磁场方向重合
B.电场竖直向上,磁场垂直纸面向里
C.电场斜向里侧上方,磁场斜向外侧上方,均与v垂直
D.电场水平向右,磁场垂直纸面向里

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(8分)如图所示,在场强E=1×104N/C的水平匀强电场中,有一根长为L=15cm的细线,一端固定在O点,另一端系一个质量m=3g、带电量q=+2×10-6C的小球,当细线处于水平位置,小球在A点从静止开始释放,求:小球到达最低点B时对细线的拉力大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图是等离子体发电机示意图,平行金属板间的匀强磁场的磁感强度B=0.5T,两板间距离为0.20m,要使输出电压为220V,求等离子体垂直射入磁场的速度大小,并说明a、b中的哪点相当于电源的正极?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,质量均为m的A、B两个小球,用长为2L的轻质杆相连接,在竖直平面内绕固定轴O沿顺时针方向自由转动(转轴在杆的中点),不计一切摩擦,某时刻A球恰好在图中的最高点,A、B球的线速度大小均为v,在A球从M点运动到最高点的过程中,下列说法正确的是

A.运动过程中B球机械能守恒
B.运动过程中B球速度大小不变
C.杆对A球一直做正功
D.A球单位时间内机械能的变化量不断变小

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图14所示,虚线框中存在垂直纸面向外的匀强磁场B和平行纸面且与竖直平面夹角为斜向下的匀强电场E,有一质量为m,电荷量为q的带负电的小球在高为h处的P点从静止开始自由下落,当小球运动到复合场内时刚好做直线运动,那么(  )
A.小球在复合场中一定做匀速直线运动
B.磁感应强度,场强
C.若换成带正电的小球,小球仍可能做直线运动
D.若同时改变小球的比荷与初始下落高度h,小球仍能沿直线通过复合场

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,正方形导线框abcd的质量为m、边长为l,导线框的总电阻为R.导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落,下落过程中,导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内,cd边保持水平.磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场上?下两个界面水平距离为l.已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动.重力加速度为g.

(1)求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小;
(2)请证明:导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间,导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率;
(3)求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中,导线框克服安培力所做的功.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(2010年高考福建理综卷)如图8-3-19所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上.已知同位素离子的电荷量为q(q>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片D与狭缝S1S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响.

图8-3-19
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0B0EqmL表示).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

在如图所示xoy坐标系第一象限的三角形区域(坐标如图中所标注)内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在x 轴下方有沿+y方向的匀强电场,电场强度为E。将一个质量为m、带电量为+q的粒子(重力不计)从P(0,-a)点由静止释放。由于x轴上存在一种特殊物质,使粒子每经过一次x轴后(无论向上和向下)速度大小均变为穿过前的倍。

(1)欲使粒子能够再次经过x轴,磁场的磁感应强度B0最小是多少?
(2)在磁感应强度等于第(1)问中B0的情况下,求粒子在磁场中的运动时间。

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