【題目】如圖所示，水平放置的U形導(dǎo)軌寬度為d，左端連接阻值為R的電阻與電容為C的電容器，干路中串聯(lián)一理想電流表。導(dǎo)軌平面有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小滿足（y方向不變）的磁場(chǎng)，式中為常量。質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為d的金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，初始位置在處。導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，電容器原來(lái)不帶電且耐壓足夠高，電流表量程足夠大，忽略導(dǎo)軌及金屬棒的電阻，不計(jì)摩擦阻力與其他阻力�，F(xiàn)讓金屬棒在水平拉力作用下向右運(yùn)動(dòng)。

(1)僅閉合開關(guān)，金屬棒做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求棒位移為時(shí)電流表示數(shù)的計(jì)算式；

(2)僅閉合開關(guān)，若電流表的示數(shù)恒為I，求運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒所受拉力的最小值，及此時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能；

(3)僅閉合開關(guān)，當(dāng)金屬棒位移為時(shí)速度達(dá)到v，此時(shí)撤去拉力，且區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?/span>，求金屬棒的最終速度。

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

(1)金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移為時(shí)的速度為

切割感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

電路中電流大小

(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)到位移處，速度為，加速度為，此時(shí)電容器電荷量

在微元內(nèi)電容器的電荷量增量

結(jié)合電流定義式

加速度定義式

得棒的加速度

對(duì)金屬棒應(yīng)用牛頓第二定律得

解得

當(dāng)

即

時(shí)，得拉力最小值

金屬棒運(yùn)動(dòng)過程，所受安培力

電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能就是克服安培力做功的數(shù)值

(3)金屬棒在處撤去拉力后電容器放電，金屬棒先做加速運(yùn)動(dòng)，后以速度做勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)此過程電容器釋放電荷量為，則有

對(duì)金屬棒，此過程由動(dòng)量定理得

聯(lián)立解得金屬棒最終速度

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，某工地要把質(zhì)量為m1=30kg 的貨物（可視為質(zhì)點(diǎn)）從高處運(yùn)送至地面，為避免貨物與地面發(fā)生撞擊，現(xiàn)利用固定于地面的四分之一光滑圓軌道，使貨物從圓軌道頂 端無(wú)初速滑下，軌道半徑R=1.8m，地面上緊靠圓軌道依次排放三個(gè)完全相同的木板 A、B、C，長(zhǎng)度均為 L=2m，質(zhì)量均為m2=20kg，木板上表面與圓軌道末端相切。貨物與木板間的 動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.3（最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取 g=10 m/s2）

（1）求貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對(duì)軌道的壓力；

（2）若貨物滑上木板 A 時(shí)，木板不動(dòng)，而滑上木板 B 時(shí)，木板 B 和 C開始滑動(dòng)， 求 μ1應(yīng)滿足的條件；

（3）若μ1=0.8，求貨物滑到模板A右端時(shí)的速度大小。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示的理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為10∶3，原線圈接入圖乙所示的正弦交流電，副線圈與理想二極管（正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大）、電阻阻值為的定值電阻組成閉合電路。電流表、電壓表均為理想交流電表，則以下判斷正確的是（　�。�

A.副線圈中交流電頻率為25HzB.電流表的示數(shù)約為0.42A

C.電壓表的示數(shù)約為66VD.定值電阻熱功率約為132W

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，地球和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球和行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1、r2之比為r1：r2＝1：4，不計(jì)地球和行星之間的相互影響，此時(shí)地球和行星距離最近。下列說法正確的是（　�。�

A.行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為8年

B.地球和行星的線速度大小之比為1：2

C.至少經(jīng)過年，地球和行星距離再次最近

D.經(jīng)過相同時(shí)間，地球、行星圓周運(yùn)動(dòng)半徑掃過的面積之比為1：2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】陰極射線示波管的聚焦電場(chǎng)是由電極A1、A2形成，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，Z軸為該電場(chǎng)的中心軸線，P、Q、R為一個(gè)從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)軌跡上的三點(diǎn)，則

A. 電極A1的電勢(shì)低于電極A2的電勢(shì)

B. 電場(chǎng)中Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于R點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

C. 電子在P點(diǎn)處的動(dòng)能大于在Q點(diǎn)處的動(dòng)能

D. 電子從P至R的運(yùn)動(dòng)過程中，電場(chǎng)力對(duì)它一直做正功

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】甲、乙、丙三個(gè)電荷在同一直線上，甲帶電＋Q，乙?guī)щ姡?/span>q(Q＞q)，每個(gè)點(diǎn)電荷受其余兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的合力都等于零，則丙電荷(　　)

①一定帶正電　②電量大于q　③電量小于Q　④在甲、乙連線之間

A. ①②

B. ①③

C. ②③

D. ③④

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如下圖所示的部件________ (選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為___________mm。

(2)用游標(biāo)卡尺可以測(cè)量某些工件的外徑。在測(cè)量時(shí)，示數(shù)如上圖乙所示，則讀數(shù)分別為_______mm。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】關(guān)于地球同步衛(wèi)星,下列說法中正確的是（　�。�

A.運(yùn)行速度大于7.9km/s

B.運(yùn)行速度小于7.9km/s

C.有可能經(jīng)過北京正上方

D.所有的地球同步衛(wèi)星都處于同一個(gè)圓周軌道上

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一足夠大的絕緣光滑水平面，一根長(zhǎng)為L的絕緣輕軟細(xì)繩一端固定在平面上的O點(diǎn)，另一端系有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球A（可看作質(zhì)點(diǎn)）。當(dāng)小球A在水平面上靜止時(shí)，細(xì)繩被拉直且與OO′重合，OO′的方向與電場(chǎng)方向平行。在水平面內(nèi)將小球由平衡位置拉開一小段距離，保持細(xì)繩拉直，直至細(xì)繩與OO′間有一個(gè)小角度θ后由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是（　�。�

A.小球A在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小恒為

B.細(xì)繩通過OO′后小球A速度為0時(shí)，細(xì)繩與OO′的夾角大于θ

C.細(xì)繩通過OO′時(shí)小球A的速度與其質(zhì)量m無(wú)關(guān)

D.小球A釋放后經(jīng)歷的時(shí)間，細(xì)繩會(huì)與OO′重合

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