如图.光滑的平行导轨P.Q相距L="1" m.处在同一水平面中.导轨的左端接有如图所示的电路.其中水平放置的电容器两极板相距d="10" mm.定值电阻..导轨的电阻不计.磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面.当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时.电容器两极板之间质量.带电荷量的微粒恰好静止不动,当S� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

如图，光滑的平行导轨P、Q相距L="1" m，处在同一水平面中，导轨的左端接有如图所示的电路，其中水平放置的电容器两极板相距d="10" mm，定值电阻，，导轨的电阻不计。磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。当金属棒ab沿导轨向右匀速运动（开关S断开）时，电容器两极板之间质量、带电荷量的微粒恰好静止不动；当S闭合后，微粒以a="7" m/s²向下做匀加速运动。取g="10" m/s²。求：

（1）金属棒ab运动的速度大小是多大?电阻是多大?

（2）闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率是多大?

【答案】

（1）v="3" m/s，r=2Ω（2）0.18 W

【解析】

试题分析：（1）带电微粒在电容器两极间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡，即

由此式可解出电容器两极板间的电压为

由于微粒带负电，可知上板的电势高。

由于S断开，R₁、R₂的电压和等于电容器两端电压U₁，R₃上无电流通过，可知电路中的感应电流即为通过R₁、R₂的电流I₁，

从而ab切割磁感线运动产生的感应电动势为

①

S闭合时，带电微粒向下做匀加速运动，由牛顿第二定律可得

所以有

此时的感应电流为

由闭合电路欧姆定律可得

　　　　 ②

解①②两式可得E="1.2" V, r="2" Ω

由E=BLv可得

即导体棒ab匀速运动的速度v="3" m/s，电阻r=2Ω

（2）S闭合时，通过ab的电流I₂="0.15" A，ab所受的安培力为F₂=BI₂L="0.06" N

ab以速度v="3" m/s做匀速运动，所受外力F必与磁场力F₂大小相等、方向相反，即

F="0.06" N，方向向右。

可见，外力的功率为 P=Fv="0.06×3" W="0.18" W

考点：本题是电磁感应与电路、电场等知识简单综合．

点评：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分电路相当于电源．

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

如图甲光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上另放一个质量为m的金属导体棒，当s闭合后，在浚区域加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，则下面四个图中，分别加了不同的磁场方向，其中一定不能平衡的是（　　）

A、

B、

C、

D、

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：2012-2013学年江苏省南京学大教育专修学校高二3月月考物理试卷（带解析） 题型：计算题

如图，光滑的平行导轨P、Q相距L="1" m，处在同一水平面中，导轨的左端接有如图所示的电路，其中水平放置的电容器两极板相距d="10" mm，定值电阻，，导轨的电阻不计。磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。当金属棒ab沿导轨向右匀速运动（开关S断开）时，电容器两极板之间质量、带电荷量的微粒恰好静止不动；当S闭合后，微粒以a="7" m/s²向下做匀加速运动。取g="10" m/s²。求：

（1）金属棒ab运动的速度大小是多大?电阻是多大?
（2）闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率是多大?