(13分) 如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌ab、cd固定在豎直平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為d，b、c兩點(diǎn)間接一阻值為r的電阻。ef是一水平放置的導(dǎo)體桿，其質(zhì)量為m、有效電阻值為r，桿與ab、cd保持良好接觸。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直�，F(xiàn)用一豎直向上的力拉導(dǎo)體桿，使導(dǎo)體桿從靜止開始做加速度為的勻加速運(yùn)動(dòng)，上升了H高度，這一過程中bc間電阻r產(chǎn)生的焦耳熱為Q，g為重力加速度，不計(jì)導(dǎo)軌電阻及感應(yīng)電流間的相互作用。求：

⑴導(dǎo)體桿上升到H過程中通過桿的電量；
⑵導(dǎo)體桿上升到H時(shí)所受拉力F的大小；
⑶導(dǎo)體桿上升到H過程中拉力做的功。
（1）　　�。�2）　　　（3）

試題分析：（1）導(dǎo)體桿上升到H過程中，回路面積減小，磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律得：
根據(jù)閉合電路的歐姆定律得：感應(yīng)電流平均值 
通過桿的感應(yīng)電量為 
以上各式聯(lián)立解得：導(dǎo)體桿上升到H過程中通過桿的電量 
（2）設(shè)ef上升到H時(shí)，速度為、拉力為F、感應(yīng)電流瞬時(shí)值為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：
　解得 
根據(jù)牛頓第二定律，得   
根據(jù)閉合電路的歐姆定律，得     
綜上三式，聯(lián)立解得導(dǎo)體桿上升到H時(shí)所受拉力F的大小 
（3）導(dǎo)體桿上升到H過程中，安培力做負(fù)功，由功能關(guān)系知克服安培力做功為回路產(chǎn)生的電熱的2倍，即．
由功能關(guān)系得： 
解得： 
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系xOy，在y<0的空間里有與場(chǎng)強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，在y>O的空間內(nèi)，將一質(zhì)量為m的帶電液滴（可視為質(zhì)點(diǎn)）自由釋放，此液滴則沿y軸的負(fù)方向，以加速度a=2g（g為重力加速度）做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置瞬間改變了帶電性質(zhì)（液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變），隨后液滴進(jìn)入y<0的空間運(yùn)動(dòng)．液滴在y<0的空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程中
A．重力勢(shì)能一定不斷減小B．電勢(shì)能一定先減小后增大
C．動(dòng)能不斷增大D．動(dòng)能保持不變

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，大量質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，從靜止開始經(jīng)極板A、B間加速后，沿中心線方向陸續(xù)進(jìn)入平行極板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后從磁場(chǎng)左邊界飛出．已知A、B間電壓為U0；極板C、D長(zhǎng)為L(zhǎng)，間距為d；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)的左邊界與C、D右端相距L，且與中心線垂直．假設(shè)所有粒子都能飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力及相互間的作用．則：

（1）求粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；
（2）求能使所有粒子均能進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的偏轉(zhuǎn)電壓的最大值U；
（3）接第（2）問，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U/2時(shí)，求粒子進(jìn)出磁場(chǎng)位置之間的距離．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，一束電子的電荷量為e，以速度v垂直左邊界射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與原來電子的入射方向的夾角θ是30°，則電子的質(zhì)量是多少？電子穿過磁場(chǎng)的時(shí)間又是多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向。已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電量為2.5×10-4C，質(zhì)量為0.5kg 的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以一定的初速度豎直向上拋出，它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2。試分析求解：

(1) 小球帶何種電荷；
(2) 該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大��；
(3) 小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過程中電勢(shì)能的改變量；
(4) 小球落回x軸時(shí)的動(dòng)能。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在x＜0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第一象限傾斜直線OM的下方和第四象限內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子自電場(chǎng)中的P點(diǎn)沿x軸正方向射出，恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后垂直于y軸從N點(diǎn)回到電場(chǎng)區(qū)域，并恰能返回P點(diǎn)。已知P點(diǎn)坐標(biāo)為，帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，初速度為v0，不計(jì)粒子重力。求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；
（2）N點(diǎn)的坐標(biāo)；
（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，變化磁場(chǎng)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷做功產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。如圖甲所示，方向豎直向下的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律為B=kt(k為常數(shù)），這時(shí)產(chǎn)生感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是一系列逆時(shí)針方向以0為圓心的同心圓，且同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等。
(1)在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)放一半徑為r的導(dǎo)體環(huán)，求導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)e；
(2）若在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)固定一半徑為：的光滑絕緣細(xì)管，管內(nèi)有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的輕質(zhì)小球，如圖乙所示，使磁感應(yīng)強(qiáng)度由零開始增大同時(shí)小球在感生電場(chǎng)的作用下，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，已知在半徑為r的細(xì)管內(nèi)二周產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)e與該處感生電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系為e=E·2πr，求當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到B0時(shí)，細(xì)管對(duì)小球的彈力。（設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量保持不變，對(duì)原磁場(chǎng)的影響可忽略，不計(jì)小球重力。）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）如右圖所示，PQ是兩塊平行金屬板，上極板接電源正極，兩極板之間的電壓為U=1．2×104V，一帶負(fù)電的粒子通過P極板的小孔以速度v0=2．0×104m/s垂直金屬板飛入，通過Q極板上的小孔后，垂直AC邊經(jīng)中點(diǎn)O進(jìn)入邊界為等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1．0T，邊界AC的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1．6m，粒子比荷=5×104C/kg，不計(jì)粒子的重力。求：

（1）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大��；
（2）粒子經(jīng)過磁場(chǎng)邊界上的位置到B點(diǎn)的距離以及在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xOy坐標(biāo)系中，y>0的范圍內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)；在y<0的范圍內(nèi)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(方向未畫出)。已知OA＝OC＝CD＝DE＝EF＝L，OB＝L�，F(xiàn)在一群質(zhì)量為m、電荷量大小為q(重力不計(jì))的帶電粒子，分布在A、B之間。t＝0時(shí)刻，這群帶電粒子以相同的初速度v0沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng)。觀察到從A點(diǎn)出發(fā)的帶電粒子恰好從D點(diǎn)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)，然后從O點(diǎn)第一次離開磁場(chǎng)。

(1)試判斷帶電粒子所帶電荷的正負(fù)及所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向；
(2)試推導(dǎo)帶電粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)x與出發(fā)點(diǎn)的位置坐標(biāo)y的關(guān)系式；
(3)試求從A點(diǎn)出發(fā)的帶電粒子，從O點(diǎn)第一次離開磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸正方向的夾角θ。(圖中未畫出)

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