【題目】如圖所示,兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L=1m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=300,導(dǎo)軌電阻不計。磁感應(yīng)強度為B1=2T的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,長為L=1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=1Ω。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路,電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板,兩板間的距離和板長均為d=0.5m,定值電阻為R2=3Ω,現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放,重力加速度為g=10m/s2,試求:

(1)金屬棒下滑的最大速度為多大?

(2)當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,R2消耗的電功率P為多少?

(3)當(dāng)金屬棒穩(wěn)定下滑時,在水平放置的平行金屬間加一垂直于紙面向里的勻強磁場B2=1.5T,在下板的右端且非常靠近下板的位置有一質(zhì)量為m2=6×10―4kg、帶電量為q=-2×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入兩板間,該液滴可視為質(zhì)點。要使帶電粒子能從金屬板間射出,初速度v應(yīng)滿足什么條件?(不計空氣阻力)

【答案】(1)10m/s(2)75W(3)v ≥v1 或 v≤v2

【解析】

試題分析:(1)當(dāng)金屬棒勻速下滑時速度最大,設(shè)最大速度為vm

達(dá)到最大時則有 F=B1IL

m1gsinα=F

所以解得最大速度vm=10m/s

(2)整個電路消耗的電功率等于安培力的功率P=m1gsinαvm

帶入數(shù)據(jù)得P=100W

電阻R2消耗的功率P=3/4P=75W

(3)金屬棒下滑穩(wěn)定時,兩板間電壓U=IR2=15V

因為液滴在兩板間有

所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動,

當(dāng)液滴恰從上板左端邊緣射出時:v1=0.25m/s

當(dāng)液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時:v2=0.125m/s

初速度v應(yīng)滿足的條件是: v ≥v1v≤v2

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,A、B、C三個物塊的質(zhì)量相等,F=1 N的兩個水平力分別作用于A、B兩個物塊上,A、B、C都靜止,則地面對A物體、A物體對B物體、B物體對C物體的摩擦力分別為 (  )

A. 1 N、2 N、1 N

B. 0、0、1 N

C. 0、1 N、0

D. 1 N、1 N、0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】跳傘運動員做低空跳傘表演,他離開飛機后先做自由落體運動,當(dāng)距離地面125時打開降落傘,傘張開后運動員就以14.3的加速度做勻減速直線運動,到達(dá)地面時速度為5。求:

(1)運動員離開飛機時距地面的高度為多少;

(2)離開飛機后,經(jīng)過多少時間才能到達(dá)地面。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體。細(xì)繩的一端摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧秤相連。物體靜止在斜面上,彈簧秤的示數(shù)為4.9N。關(guān)于物體受力的判斷(取g=9.8m/s2),下列說法正確的是

A. 斜面對物體的摩擦力大小為零

B. 斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向上

C. 斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向上

D. 斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向垂直斜面向上

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某種透明介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,OBC為半徑R=10 cm的四分之一圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮斑.已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為,.則:

判斷在AMAN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色;

求兩個亮斑間的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一小物塊被夾子夾緊,夾子通過輕繩懸掛在小環(huán)上,小環(huán)套在水平光滑細(xì)桿上,物塊質(zhì)量為M,到小環(huán)的距離為L,其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為F.小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運動,小環(huán)碰到桿上的釘子P后立刻停止,物塊向上擺動.整個過程中,物塊在夾子中沒有滑動.小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計,重力加速度為g.下列說法正確的是( 。

A. 物塊向右勻速運動時,繩中的張力等于Mg

B. 小環(huán)碰到釘子P時,繩中的張力大于2F

C. 物塊上升的最大高度為

D. 速度v不能超過

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在墻上,另一端與置于水平面上的質(zhì)量為m的小物體接觸(未連接),如圖中O點,彈簧水平且無形變。用水平力F緩慢推動物體,在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0運動到圖中B點,此時物體靜止。撤去F后,物體開始向右運動,運動的最大距離B點為3x0,C點是物體向右運動過程中彈力和摩擦力大小相等的位置,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g 。則(

A. 撤去F時,彈簧的彈性勢能為

B. 撤去F后,物體向右運動到C點時的動能最大

C. B→C物體彈簧彈性勢能的減少量等于物體動能的增加量

D. 水平力F做的功為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端,輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán),環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上,光滑的輕質(zhì)小定滑輪與直桿的距離為d,桿上的A點與定滑輪等高,桿上的B點在A點下方距離為d處,F(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放,不計一切摩擦阻力,下列說法正確的是

A. 環(huán)到達(dá)B處時,重物上升的高度h=d/2

B. 環(huán)到達(dá)B處時,環(huán)與重物的速度大小相等

C. 環(huán)從AB,環(huán)減少的機械能等于重物增加的機械能

D. 環(huán)能下降的最大高度為4d/3

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是( 。

A. 在過程ab中氣體的內(nèi)能增加

B. 在過程ca中氣體的內(nèi)能增加

C. 在過程ab中氣體對外界做功

D. 在過程bc中氣體從外界吸收熱量

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