【題目】在水平桌面上固定一無限長平行光滑導軌圖甲為俯視圖,導軌電阻不計。左端接有電阻R,導軌寬度L,中間有垂直桌面向上的無限長勻強磁場,磁感應強度為B.質(zhì)量為m,電阻為r的導體棒垂直于導軌放置,且與導軌接觸良好。不考慮電磁輻射和其他能量損失。
(1)若導體棒在水平向右恒力F1作用下由靜止開始運動,那么導體棒做什么運動,最終速度如何?
(2)若導體棒在變化的力F2作用下由靜止開始運動,且F2--x圖象如圖乙所示。當導體棒運動x0時,力剛好為F0,此時導體棒的速度為v0.求此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量。
(3)當導體棒速度為v0時,撤去拉力F2到導體棒停下來的過程中,通過R的電荷量是多少?
【答案】(1)導體棒開始做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度為零時以后勻速運動;勻速運動的速度為;
(2)此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為;
(3)通過R的電荷量是。
【解析】
(1)設速度為v時的安培力為FA,則F=BIL=
根據(jù)牛頓第二定律可得:F1-FA=ma,
解得加速度a=-
隨著速度的增大,加速度逐漸減小,所以導體棒開始做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度為零時以后勻速運動;
勻速運動的速度為vm,則:F1=FA=
解得:vm=;
(2)由于F2隨距離成正比,根據(jù)動能定理可得:
-WA=-0
根據(jù)功能關系可得產(chǎn)生的焦耳熱Q=WA
所以此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量QR=Q,
聯(lián)立解得:QR=;
(3)根據(jù)動量定理可得:-BLt=0-mv0
其中q=t
解得通過R的電荷量是q=。
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【題目】如圖所示,衛(wèi)星1為地球同步衛(wèi)星,衛(wèi)星2是周期為3小時的極地衛(wèi)星,只考慮地球引力,不考慮其他作用的影響,衛(wèi)星1和衛(wèi)星2均繞地球做勻速圓周運動,兩軌道平面相互垂直,運動過程中衛(wèi)星1和衛(wèi)星2有時處于地球赤道上某一點的正上方。下列說法中正確的是( 。
A. 衛(wèi)星1和衛(wèi)星2的向心加速度之比為1:16
B. 衛(wèi)星1和衛(wèi)星2的速度之比為1:2
C. 衛(wèi)星1和衛(wèi)星2處在地球赤道的某一點正上方的周期為24小時
D. 衛(wèi)星1和衛(wèi)星2處在地球赤道的某一點正上方的周期為3小時
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【題目】由庫侖定律可知,真空中兩個靜止的點電荷,帶電量分別為q1和q2,其間距離為r時,它們之間相互作用力的大小為,式中k為靜電力常量.若用國際單位制的基本單位表示,k的單位應為( )
A. kgA2m3B. kgA﹣2m3s﹣4C. kgm2C﹣2D. Nm2A﹣2
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【題目】如圖所示,一條形磁鐵從左向右勻速穿過線圈,當磁鐵經(jīng)過A、B兩位置時,線圈中
A. 感應電流方向相同,感應電流所受作用力的方向相同
B. 感應電流方向相反,感應電流所受作用力的方向相反
C. 感應電流方向相反,感應電流所受作用力的方向相同
D. 感應電流方向相同,感應電流所受作用力的方向相反
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【題目】如圖甲所示,某同學為了比較不同物體與轉(zhuǎn)盤間摩擦因數(shù)的大小設計了該裝置。已知固定于轉(zhuǎn)軸上的角速度傳感器和力傳感器與電腦連接,通過一不可伸長的細線連接物塊,細線剛好拉直,物塊隨盤緩慢加速。在電腦上記錄如圖乙所示圖象。換用形狀和大小相同但材料不同的物塊重復實驗,得到物塊abc分別對應的三條直線,發(fā)現(xiàn)a與c的縱截距相同,b與c的橫截距相同,且符合一定的數(shù)量關系;卮鹣铝袉栴}:
(1)物塊沒有看作質(zhì)點對實驗是否有影響?______(選填“是或“否”)。
(2)物塊a、b、c的密度之比為______
(3)物塊a、b、c與轉(zhuǎn)盤之間的摩擦因數(shù)之比為______
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【題目】半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場,磁感應強度為B=0.2T,磁場方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置,磁場與環(huán)面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m.金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2,兩燈的電阻均為R0=2Ω,一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好,棒與環(huán)的電阻均忽略不計.
(1)若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動,求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時(如圖所示)MN中的電動勢和流過燈L1的電流;
(2)撤去中間的金屬棒MN,將右面的半圓環(huán)OL2以為軸向上翻轉(zhuǎn)90°,若此時磁場隨時間均勻變化,其變化率為T/s,求L1的功率.
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【題目】如圖所示,PM、QN是兩根半徑為d的光滑的圓弧軌道,其間距為L,O、P連線水平,M、N在同一水平高度,圓弧軌道電阻不計,在其上端連有一阻值為R的電阻,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度大小為B,F(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒從軌道的頂端PQ處由靜止開始下滑,到達軌道底端MN時對軌道的壓力為2mg,求:
(1)棒到達最低點時金屬棒兩端的電壓;
(2)棒下滑過程中金屬棒產(chǎn)生的熱量;
(3)棒下滑過程中通過金屬棒的電荷量。
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【題目】如圖1所示,光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角,M、P兩端接有阻值為R的定值電阻.阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置,其它部分電阻不計.整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向上.從時刻開始棒受到一個平行于導軌向上的外力F,由靜止開始沿導軌向上運動,運動中棒始終與導軌垂直,且接觸良好,通過R的感應電流I隨時間t變化的圖象如圖2所示.下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量φ、磁通量的變化率、棒兩端的電勢差和通過棒的電荷量q隨時間變化的圖象,其中正確的是( )
A. B. C. D.
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【題目】如圖所示,方向水平向右的勻強電場中有a、b、c三點,線段ab=10cm、bc=15cm,其中ab沿電場方向,bc與電場方向間成53°角。電荷量q=4×10—7C的正電荷從a點移到b點,電場力做功W=1.2×10—5J,已知sin53°=0.8。求:
(1)電場的電場強度大小E
(2)電荷q從a點移到c點過程中電勢能變化量△E
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