精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

【題目】如圖所示,勻強磁場B1垂直水平光滑金屬導軌平面向下,垂直導軌放置的導體棒ab在平行于導軌的外力F作用下做勻加速直線運動,通過兩線圈感應出電壓,使電壓表示數(shù)U保持不變。已知變阻器最大阻值為R,且是定值電阻R2 的三倍,平行金屬板MN相距為d。在電場作用下,一個帶正電粒子從O1由靜止開始經O2小孔垂直AC邊射入第二個勻強磁場區(qū),該磁場的磁感應強度為B2,方向垂直紙面向外,其下邊界ADO1O2連線的距離為h。已知場強B2 =B,設帶電粒子的電荷量為q、質量為m,則高度h=,請注意兩線圈繞法,不計粒子重力。求:

(1)試判斷拉力F能否為恒力以及F的方向(直接判斷);

(2)調節(jié)變阻器R的滑動頭位于最右端時,MN兩板間電場強度多大?

(3)保持電壓表示數(shù)U不變,調節(jié)R的滑動頭,帶電粒子進入磁場B2后都能擊中AD邊界,求粒子打在AD邊界上的落點距A點的距離范圍。

【答案】(1)F不能為恒力,F(xiàn)方向向左(1)U/4d(3)

【解析】

(1)導體棒勻速運動,產生的感應電動勢是定值,閉合回路的電流為恒定電流,只有穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路才能產生感應電流,據(jù)此分析答題。(2)由于歐姆定律求出兩板間的電勢差,然后求出兩板間的電場強度。(3)由歐姆定律求出兩極板間的最大電勢差與最小電勢差,由動能定理求出粒子進入右邊磁場時的速度,粒子在磁場中做勻速圓周運動,應用牛頓第二定律求出粒子的軌道半徑,然后分析答題。

(1)ab棒不能做勻速運動,否則副線圈中沒有感應電流,故ab棒做變速運動,ab棒做變速運動,產生的感應電動勢是變化的,原線圈電流是變化的,ab棒受到的安培力是變力,ab棒做勻加速運動,由牛頓第二定律可知,ab棒受到的合外力為恒力,由于安培力是變力,則拉力F為變力;粒子帶正電,粒子在兩極板間加速,說明極板間的電場強度方向水平向右,M板電勢高于N板電勢,副線圈所在電路電流沿順時針方向,由楞次定律與右手定則可知,ab棒應向左運動。

(2)變阻器最大阻值為R,且是定值電阻的三倍,則:

由圖示電路圖可知,兩電阻串聯(lián),電壓表測兩電阻的總電壓,兩極板間的電勢差等于兩端電壓,電路電流:

定值電阻兩端電壓:

極板間的電場強度:

(3)滑片在最右端時,兩極板間的電勢差最小,由(2)可知,最小電勢差:

滑片在最左端時,極板間的電勢差最大為

粒子在電場中加速,由動能定理得:

解得:,

粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:

解得:粒子軌道半徑

由題意可知:

粒子運動軌跡如圖所示:

由幾何知識可得:

則有:

則:粒子打在AD邊界上的落點距A點的距離范圍是:

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示長木板A放在光滑的水平地面上,物體B以水平速度沖上A后,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上,則從B沖到木板A上相對板A靜止的過程中,下述說法中正確的是

A. 物體B動能的減少量等于系統(tǒng)損失的機械能

B. 物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內能的增加量

C. 物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機械能之和

D. 摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和數(shù)值上等于系統(tǒng)內能的增加量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】北京時間2013216日凌晨,直徑約45米、質量約13萬噸的小行星“2012DA14”,以大約每小時2.8萬公里的速度由印度洋蘇門答臘島上空掠過,與地球表面最近距離約為 2.7萬公里,這一距離已經低于地球同步衛(wèi)星的軌道。但它對地球沒有造成影響,對地球的同步衛(wèi)星也幾乎沒有影響.這顆小行星圍繞太陽飛行,其運行軌道與地球非常相似,根據(jù)天文學家的估算,它下一次接近地球大約是在2046年。假設圖中的P、Q是地球與小行星最近時的位置,下列說法正確的是(

A. 小行星對地球的軌道沒有造成影響,地球對小行星的軌道也不會造成影響

B. 只考慮太陽的引力,地球在P點的加速度大于小行星在Q點的加速度

C. 只考慮地球的引力,小行星在Q點的加速度大于同步衛(wèi)星在軌道上的加速度

D. 小行星在Q點沒有被地球俘獲變成地球的衛(wèi)星,是因為它在Q點的速率大于第二宇宙速度

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉動,向心加速度為a1,線速度為v1;b在地面附近軌道上運動,向心加速度為a2,線速度為v2;c是地球同步衛(wèi)星,半徑為r,向心加速度為a3,線速度為v3;d是高空探測衛(wèi)星,所有衛(wèi)星均視為勻速圓周運動,排列位置如圖所示,地球半徑為R,則有(

A.

B.

C.

D. d的運動周期有可能為23h

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(18分)如圖所示,在鉛版A上放一個放射源C可向各個方向射出速率為v的β射線,B為金屬網,A、B連接在電路上,電源電動勢為,內阻為r,滑動變阻器總阻值為R.圖中滑動變阻器滑片置于中點,A、B間距為d,M為熒光屏(足夠大),它緊挨者金屬網外側,已知β粒子的質量為m,電荷量e,不計β射線所形成的電流對電路的影響, 求:

(1)閉合開關S后,AB間的場強的大小是多少?

(2)β粒子到達金屬網B的最長時間?

(3)切斷開關S,并撤去金屬網B,加上垂直紙面向內、范圍足夠大的勻強磁場,磁感應強度大小為B,設加上B后β粒子仍能到達熒光屏。這時在豎直方向上能觀察到熒光屏亮區(qū)的長度是多?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖三個大小相同的小球A、B、C置于光滑水平面上,三球的質量分別為mA=2kg、mB=4kg、mC=2kg,取水平向右方向為動量的正方向,某時刻A球的動量PA=20kgm/s,B球此刻的動量大小和方向未知,C球的動量為零。A球與B球先碰,隨后B球與C球碰,碰撞均在同一直線上,且A球與B球以及B球與C球之間分別只相互碰撞一次,最終所有小球都以各自碰后的速度一直勻速運動。所有的相互作用結束后,ΔPC=10kgm/s、ΔPB=4kgm/s,最終B球以5m/s的速度水平向右運動。求:

)A球對B球的沖量大小與C球對B球的沖量大小之比;

Ⅱ)整個過程系統(tǒng)由于碰撞產生多少熱量?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一條東西方向的平直公路邊上有兩塊路牌A、B,A在西,B在東,一輛勻速行駛的汽車自東向西經過路牌B時,一只小鳥恰自A路牌向B勻速飛去,小鳥飛到汽車正上方立即折返,以原速率飛回A,過一段時間后,汽車也行駛到A。以向東為正方向,它們的位移---時間圖象如圖所示,圖中t2=2t1,由圖可知( )

A. 小鳥的速率是汽車速率的2

B. 第一次相遇時小鳥與汽車位移的大小之比是31

C. 小鳥飛行的總路程是汽車的1.5

D. 小鳥和汽車在0~t2時間內位移相等

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流是I2。則(

A. 用戶端的電壓為I1U1/I2

B. 輸電線上的電壓降為U

C. 理想變壓器的輸入功率為I12r

D. 輸電線路上損失的電功率為I1U

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖為遠距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器T1 的原、副線圈匝數(shù)之比為n1n2 = 110,在T1 的原線圈兩端接入一正弦交流電,輸電線的總電阻為2 r = 2 Ω,降壓變壓器T2 的原、副線圈匝數(shù)之比為 ,若T2 用電設備兩端的電壓為U4 = 200 V 用電設備消耗的電功率為10 kW,不考慮其它因素的影響,則

A. T1 的副線圈兩端電壓的最大值為2010V

B. T2 的原線圈兩端的電壓為2000V

C. 輸電線上損失的電功率為50 W

D. T1 的原線圈輸入的電功率為10.1 kW

查看答案和解析>>

同步練習冊答案