（12分）如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長。電阻不計的平行金屬導軌相距1m，導軌平面與水平面成370角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直。質(zhì)量為0.2kg。電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25。求：

(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大��；
(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻消耗的功率為，求該速度的大小；
(3)在上問中，若，金屬棒中的電流方向到，求磁感應(yīng)強度的大小與方向。(取 ，，)

(1)4m／s2  (2)10m/s   (3)0.4T, 磁場方向垂直導軌平面向上

解析試題分析：(1)金屬棒開始下滑的初速為零，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不受安培力作用，故根據(jù)牛頓第二定律有：mgsinθ－μmgcosθ＝ma   ①
由①式解得a＝10×(O.6－0.25×0.8)m／s2=4m／s2   ②
(2)設(shè)金屬棒運動達到穩(wěn)定時，做勻速運動，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導軌方向受力平衡，則有：mgsinθ一μmgcosθ一F＝0 解得 F=0.8N    ③
此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率Fv＝P ④
由③、④兩式解得  ⑤
(3)設(shè)電路中電流為I，兩導軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應(yīng)強度為B
   ⑥
P＝I2R ⑦
由⑥、⑦兩式解得    ⑧
由左手定則可知，磁場方向垂直導軌平面向上
考點：本題考查動力學規(guī)律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(12分)如圖所示，在xoy平面內(nèi)，直線MN與x軸正方向成30o角，MN下方是垂直于紙面向外的勻強磁場，MN與y軸正方向間存在電場強度E=×105N/C的勻強電場，其方向與y軸正方向成60o角且指向左上方，一重力不計的帶正電粒子，從坐標原點O沿x軸正方向進入磁場，已知粒子的比荷=107C/kg，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，試問：

（1）若測得該粒子經(jīng)過磁場的時間t1=，求磁感應(yīng)強度的大小B；
（2）若測得該粒子經(jīng)過磁場的時間t1=，粒子從坐標原點開始到第一次到達y軸正半軸的時間t
（3）若粒子的速度v0=1.0×106m/s，求粒子進入電場后最終離開電場時的位置坐標

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(16分)如圖所示，在矩形ABCD區(qū)域內(nèi)，對角線BD以上的區(qū)域存在有平行于AD向下的勻強電場，對角線BD以下的區(qū)域存在有垂直于紙面的勻強磁場(圖中未標出)，矩形AD邊長為L，AB邊長為2L.一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(重力不計)以初速度v0從A點沿AB方向進入電場，在對角線BD的中點P處進入磁場，并從DC邊上以垂直于DC邊的速度離開磁場(圖中未畫出)，求：

(1)帶電粒子經(jīng)過P點時速度v的大小和方向；
(2)電場強度E的大��；
(3)磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖兩根正對的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0 =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強度B =0.64T的勻強磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質(zhì)量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開始運動,當運動至磁場的左邊界時撤去F,結(jié)果導體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP′.已知導體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導體桿ab與直軌道間的動摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計,取g=10m/s2，求：

①導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導體桿穿過磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的焦耳熱

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(18分）圖所示為回旋加速器的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成,兩個D形盒正中間開有一條狹縫，兩個D型盒處在勻強磁場中并接在高頻交變電源上。在D1盒中心A處有離子源，它產(chǎn)生并發(fā)出的a粒子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進入D2盒中。在磁場力的作用下運動半個圓周后，再次經(jīng)狹縫電壓加速。為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致。如此周而復(fù)始，速度越來越 大,運動半徑也越來越大,最后到達D型盒的邊緣，以最大速度被導出。已知a粒子電荷量為q,質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小恒為U,磁場的磁感應(yīng)強度為B,D型盒的半徑為R，設(shè) 狹 縫 很 窄,粒子通過狹縫的時間可以忽略不計，設(shè)α粒子從離子源發(fā)出時的初速度為零。（不計α粒子重力）求：

(1) α粒子第一次被加速后進入D2盒中時的速度大��；
(2) α粒子被加速后獲得的最大動能Ek和交變電壓的頻率f；
(3)α粒子在第n次由D1盒進入D2盒與緊接著第n+1次由D1盒進入D2盒位置之間的距離Δx。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

在xoy平面內(nèi)，直線OP與y軸的夾角=45o。第一、第二象限內(nèi)存在大小相等，方向分別為豎直向下和水平向右的勻強電場,電場強度E=1.0×105N/C ；在x軸下方有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.1T，如圖所示�，F(xiàn)有一帶正電的粒子從直線OP上某點A（-L, L）處靜止釋放。設(shè)粒子的比荷，粒子重力不計。求：

（1）當L=2cm時，粒子進入磁場時與x軸交點的橫坐標；
（2）當L=2cm時，粒子進入磁場時速度的大小和方向；
（3）如果在直線OP上各點釋放許多個上述帶電粒子（粒子間的相互作用力不計），試證明各帶電粒子進入磁場后做圓周運動的圓心點的集合為一拋物線（提示：寫出圓心點坐標x、y的函數(shù)關(guān)系）。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達軌道底端cd時受到軌道的支持力為2mg．整個過程中金屬棒與導軌電接觸良好，求：

（1）棒到達最低點時的速度大小和通過電阻R的電流．
（2）棒從ab下滑到cd過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過R的電荷量．
（3）若棒在拉力作用下，從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動，則在到達ab的過程中拉力做的功為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在以原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)充滿了磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，x軸下方為一平行板電容器，其正極板與x軸重合且在O處開有小孔，兩極板間距離為�，F(xiàn)有電荷量為e、質(zhì)量為m的電子在O點正下方負極板上的P點由靜止釋放。不計電子所受重力。

（1）若電子在磁場中運動一段時間后剛好從磁場的最右邊緣處返回到x軸上，求加在電容器兩極板間的電壓。
（2）將兩極板間的電壓增大到原來的4倍，先在P處釋放第一個電子，在這個電子剛到達O點時釋放第二個電子，求
①第一個電子在電場中和磁場中運動的時間之比
②第一個電子離開磁場時，第二個電子的位置坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如果卡車發(fā)動機的額定功率為100kW，它受到的阻力恒為2.5×103N，則這輛卡車行駛的速度最大能達到 （           ）

A．75km/hB．30m/sC．25km/hD．40m/s

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