如圖所示,導(dǎo)體棒長(zhǎng)L=0.2m、電阻r=0.1Ω,放在位于水平面內(nèi)間距也為L(zhǎng)光滑無(wú)限長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌左端接一負(fù)載電阻R=0.4Ω和一個(gè)C=2×10-10F的電容器.一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.5T,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上.開始時(shí)開關(guān)S斷開,導(dǎo)體棒在一個(gè)平行于導(dǎo)軌的恒定外力F=0.10N作用下勻速向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌電阻忽略.
(1)求棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;
(2)若開關(guān)S閉合,達(dá)到穩(wěn)定后,求電容器的帶電量,指出A板帶何種電荷.

【答案】分析:棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力F與安培力相等,從而列方程求解;根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出電容器極板間的電壓,根據(jù)公式Q=CU即可求出所帶電荷量.
解答:解:(1)CD勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有:F=F 
F=BIL
E=BLv
I=
得:v==5m/s
(2)CD以5m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),開關(guān)S閉合后達(dá)到穩(wěn)定后,沒有電流流過(guò)開關(guān)S,電容器上的電壓為UC就是電阻R上的電壓,則
UC=IR==0.4v
電容器帶電量Q=CUC=8×10-11C
根據(jù)右手定則,A板帶負(fù)電
答:(1)棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度5m/s;
(2)開關(guān)S閉合,達(dá)到穩(wěn)定后,電容器的帶電量為8×10-11c,A板帶負(fù)電荷.
點(diǎn)評(píng):本題是中檔題,明確導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的等效電路是關(guān)鍵.
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如圖所示,導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上,圓環(huán)通過(guò)電刷與導(dǎo)線c、d相接.c、d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比n1:n2=10:1的變壓器原線圈兩端,變壓器副線圈接一滑動(dòng)變阻器R0.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為l(電阻不計(jì)),繞與ab 平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO'以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).如果變阻器的阻值為R時(shí),通過(guò)電流表的電流為I,則(  )

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(1)求棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;
(2)若開關(guān)S閉合,達(dá)到穩(wěn)定后,求電容器的帶電量,指出A板帶何種電荷.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間距為l.導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒PQ和MN,構(gòu)成矩形回路,如圖所示.導(dǎo)體棒PQ的質(zhì)量為m、MN的質(zhì)量為2m,兩者的電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì).在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行.開始時(shí),棒MN靜止處于距導(dǎo)軌右端為d處,PQ棒以大小為v0的初速度從導(dǎo)軌左端開始運(yùn)動(dòng)(如圖).忽略回路的電流對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生的影響.
(1)求PQ棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),回路產(chǎn)生的電流大小.
(2)若棒MN脫離導(dǎo)軌時(shí)的速度大小為
v04
,則回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少?
(3)若原來(lái)回路中靠近MN棒一側(cè)的導(dǎo)軌中串聯(lián)接有一個(gè)恒流電源,該電源使回路中的電流大小始終保持為I0(沿PMNQP方向),試討論MN棒脫離導(dǎo)軌時(shí)速度v的大小與d的關(guān)系.

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