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如图所示,间距为L=0.45m的带电金属板MN竖直固定在绝缘平面上,板间形成匀强电场,场强E=1.5 ×104V/m。N板接地(电势为零),其中央有一小孔,一根水平绝缘细杆通过小孔,其左端固定在极板M上。现有一质量m=0.05kg,带电量q =+5.0×10-6C的带正电小环套在细杆上,小环与细杆之间的动摩擦因数为μ=0.1。小环以一定的初速度对准小孔向左运动,若小环与金属板M发生碰撞,碰撞中能量不损失(即碰后瞬间速度大小不变)。设带电环大小不计且不影响金属板间电场的分布(g取10m/s2)。求:

(1)带电小环以多大的初速度v0进入电场,才能恰好到达金属板M

(2)若带电小环以初速度v1=1m/s进入电场,当其动能等于电势能时,距离N板多远?

(3)小环至少以多大的初速度v2进入电场,它在电场中运动时找不到动能与电势能相等的点?

(1)小环进入电场后,在电场力与摩擦力共同作用下减速直到M板,速度变为零,根据动能定理,有       ① 

(2)带电小环以初速度v1=1m/s进入电场后先向左作减速运动,当其动能等于电势能时,设它距离N板为x,有

      ②          

解得

还有一种情况,当小环运动到左边最远点并向右返回到小孔的过程中,也可能会出现动能等于电势能。设它向左运动的最远距离为d,根据动能定理,有

               

解得  

当其动能等于电势能时,设它距离N板为y,有

   ③                  

解得

(3)小环以初速度v2进入电场后,若它运动到M板时的动能大于其电势能,则它在电场中运动时找不到动能与电势能相等的点,有

        ④                         得

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,间距为L的两根长直平行导轨M、N所在平面与水平面夹角为θ,磁感应强度为B的匀强磁场垂直轨道平面.横跨的导体棒cd因为摩擦而处于静止状态,其质量为M.另一根导体棒ab质量为m,由静止开始沿轨道无摩擦由上方滑下,当沿轨道下滑距离为S时,达到最大速度.在ab下滑过程中,cd棒始终保持静止.两棒电阻均为R,导轨电阻不计.求:
(1)当ab棒达到最大速度后,cd棒受到的摩擦力;
(2)从ab棒开始下滑到达到最大速度的过程中,ab与cd棒上产生的总热量.

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如图所示,间距为L、半径为R0的内壁光滑的
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圆弧固定轨道,右端通过导线接有阻值为R的电阻,圆弧轨道处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B.质量为m、电阻为r、长度也为L的金属棒,从与圆心等高的ab处由静止开始下滑,到达底端cd时,对轨道的压力恰好等于金属棒的重力2倍,不计导轨和导线的电阻,空气阻力忽略不计,重力加速度为g.求:
(1)金属棒到达底端时,电阻R两端的电压U多大;
(2)金属棒从ab处由静止开始下滑,到达底端cd的过程中,通过电阻R的电量q;
(3)用外力将金属棒以恒定的速率v从轨道的低端cd拉回与圆心等高的ab处的过程中,电阻R产生的热量Q.

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(2009?广州三模)如图所示,间距为L,电阻不计的两根平行金属导轨MN、PQ(足够长)被固定在同一水平面内,质量均为m,电阻均为R的两根相同导体棒a、b垂直于导轨放在导轨上,一根轻绳绕过定滑轮后沿两金属导轨的中线与a棒连连,其下端悬挂一个质量为M的物体C,整个装置放在方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场中,开始时使a、b、C都处于静止状态,现释放C,经过时间t,C的速度为v1,b的速度为v2.不计一切摩擦,两棒始终与导轨接触良好,重力加速度为g,求:
(1)t时刻a棒两端的电压
(2)t时刻C的加速度值
(3)t时刻a、b与导轨所组成的闭合回路消耗的总电功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,间距为L、电阻不计的两根平行金属导轨MN、PQ(足够长)被固定在同一水平面内,M、P间连接了一电阻R长度为L、质量为m、电阻也为R的导体棒ab垂直置于导轨上,一根轻绳绕过定滑轮后沿两金属导轨的中线与ab棒连接,其下端悬挂一个质量也为m的物体A,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.开始时使导体棒ab和物体A都处于静止状态且轻绳拉直,现释放A,经过时间t,物体A下降的高度为h,速度为v.不计一切摩擦,导体棒始终与导轨接触良好,重力加速度为g.
求此时刻:
(1)a、b两端间的电压;
(2)物体A的加速度大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?江门一模)如图所示,间距为L=lm的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,一端接阻值是R=9Ω的电阻,一电阻是r=1Ω,质量为m=1Kg的体棒放置在导轨上,在外力的作用下从t=0开始运动,其速度随时间的变化规律是v=2
t
不计导轨电阻.求:
(1)t=4s时的感应电流的大小和此时安培力的功率;
(2)在坐标中画出电流平方与时间关系(I2-t),的图象,并利用图象计算t=0到t=4s时间内电阻R产生的热量.

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