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一对无限长平行导轨位于竖直平面内,轨道上串联一电容器C(开始未充电).另一根质量为m的金属棒ab可沿导轨下滑,导轨宽度为L,在讨论的空间范围内有磁感应强度为B、方向垂直整个导轨平面的匀强磁场,整个系统的电阻可以忽略,ab棒由静止开始下滑,求它下滑h高度时的速度v.
v=
解决该题的关键是分析清楚ab棒的运动规律,若设ab棒下滑过程中某一瞬时加速度为ai,则经过一微小的时间间隔Δt,其速度的增加量为Δv=ai·Δt.
棒中产生的感应电动势的增加量为:ΔE=BLΔv=BLai·Δt
电容器的极板间电势差的增加量为:ΔUi=ΔE=BLai·Δt
电容器电荷量的增加量为:ΔQ=C·ΔU=CBLai·Δt
电路中的充电电流为:I==CBLai
ab棒所受的安培力为:F=BLI=CB2L2ai
由牛顿第二定律得:mg-F=mai,即mg-CB2L2ai=mai,所以,ai=,可见,棒的加速度与时间无关,是一个常量,即棒ab向下做匀加速直线运动.所以要求的速度为v=.
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

图3-5-14中MN、GH为平行导轨,AB、CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体,有匀强磁场垂直于导轨所在平面,方向如图.用I表示回路中的电流(   )

图3-5-14
A.当AB不动而CD向右滑动时,I≠0且沿顺时针方向
B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时,I=0
C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时,I=0
D.当AB、CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,I≠0且沿逆时针方向

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图 ?所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方,放开P棒,使其自由下滑,求P棒和Q棒的最终速度。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

)如图所示,一段闭合螺线管套放在光滑水平玻璃棒上,一个光滑水平玻璃板中心沿螺线管的轴线穿过,板足够长,质量为M的条形磁铁放在板上螺线管管口的一端。现给条形磁铁一个冲量,使条形磁铁以速率v0穿过螺线管,条形磁铁穿出螺线管时的速率为v0,螺线管的质量为M
求条形磁铁穿过螺线管的过程中螺线管产生的热量。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图甲所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PO、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦。
小题1:若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度为多大?      
小题2:对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出实验图线.图乙中画出了磁感应强度分别为时的两条实验图线,试根据实验结果计算的比值。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

为了控制海洋中水的运动,海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速.某课外活动兴趣小组由四个成员甲、乙、丙、丁组成,前去海边某处测量水流速度.假设该处地磁场的竖直分量已测出为B,该处的水流是南北流向.则下列测定方法可行的是(    )
A.甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=
B.乙将两个电极在水平面上沿垂直水流方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=
C.丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=
D.丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图12-3-8所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有半径为r的光滑半圆形导体框,OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒,Ob之间连一个电阻R,导体框架与导体电阻均不计,若要使OC能以角速度匀速转动,则外力做功的功率是(     )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,A为多匝线圈,与电键、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源,B为一接有小灯珠的闭合多匝线圈,下列关于小灯珠发光说法正确的是(    )
A.闭合电键后小灯珠可能发光
B.若闭合电键后小灯珠发光,则再将B线圈靠近A,则小灯珠更亮
C.闭合电键瞬间,小灯珠才能发光
D.若闭合电键后小灯珠不发光,将滑动变阻器滑臂左移后,小灯珠可能会发光

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图2所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒abcd横截面积之比为2∶1,长度和导轨的宽均为Lab的质量为m,电阻为r,开始时abcd都垂直于导轨静止,不计摩擦。现在给ab一个向右的瞬时速度v,在以后的运动中,求cd的最大加速度am是多少?

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