【題目】如圖所示,光滑的平行導軌P、Q相距L=1m,處在同一水平面中,導軌的左端接有如圖所示的電路,其中水平放置的電容器C兩極板相距d=10mm,定值電阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,導軌的電阻不計,磁感強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導軌面,當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動(開關S斷開)時,電容器兩極之間質量m=1×10-14kg,帶電量的微粒恰好靜止不動;當S閉合時,微粒以加速度a=7m/s2向下做勻加速運動,取g=10m/s2,求:

1)金屬棒ab運動的速度多大?電阻多大?

2S閉合后,使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率多大?

【答案】(1) 3m/s , (2)

【解析】試題分析:帶電微粒在電容器兩極間靜止時,受到的重力和電場力平衡,列式可求得板間電壓,S閉合時,帶電微粒向下做勻加速運動,由牛頓第二定律可求得板間電壓,再根據(jù)部分電路歐姆定律和閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點列出感應電動勢和內阻的方程,從而可求出感應電動勢和內阻,由E=BLv可求出金屬棒速度;閉合后,由上題結果求出電路中的電流,由公式F=BIL求出ab所受的安培力,金屬棒ab做勻速運動時的外力與安培力大小相等,可求得外力,即可求出其功率。

1S斷開時,帶電微粒在兩極間靜止時受向上的電場力和向下的重力作用而平衡:

由此式可解出電容器兩極板間的電壓為:

因為S斷開,R1、R2的電壓和等于電容器兩端電壓U1。R3上無電流通過,可以知道電路中的感應電流即為通過R1、R2的電流I1,

從而ab切割磁感線運動產生的感應電動勢為:

S閉合時,帶電微粒向下做勻加速運動,由牛頓第二定律可得:

解得

此時的干路電流為:

由閉合電路歐姆定律可得:

兩式可得: ,

E =BLv可得:

即導體棒ab勻速運動的速度v=3m/s,電阻

2S閉合時,通過ab的電流,ab所受的安培力為:

ab以速度v=3m/s做勻速運動,所受外力F必與磁場力F2大小相等、方向相反,

,方向向右

可見,外力的功率為:

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20161017日,“神舟十一號”載人飛船發(fā)射成功,景海鵬、陳冬身穿航天服進入太空。航天服是保障航天員生命活動和工作能力的個人密閉裝備。假如在地面時航天服內氣壓為一個標準大氣壓p0=1.0×105Pa,氣體體積為2L,溫度為30℃,進入太空后,宇航員穿著航天服出艙后,由于外部氣壓低,航天服急劇膨脹,氣體體積變?yōu)?/span>4L,溫度降為20℃,航天服可視為封閉系統(tǒng),內部氣體可視為理想氣體。

(I)求航天員進入太空出艙較長時間后,航天服內的氣體壓強。(結果保留2位有效數(shù)字)

(Ⅱ)若在地面上開啟航天服封閉系統(tǒng)向航天服內充氣,使航天服內氣壓達到標準大氣壓的90%,體積變?yōu)?/span>4L,則需補充溫度為30℃、一個標準大氣壓的氣體多少升?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選題)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,菱形ABCD邊長為L,對角線BC長也為L,MBC中點,O為三角形ABC的中心,現(xiàn)于B、C處各固定電量為+2Q的點電荷.下列說法正確的是( 。

A. A處與D處的場強相同

B. 若再在A處固定電量為﹣Q的點電荷,則O處的場強大小為

C. 若點電荷﹣QA靜止釋放,則經(jīng)過M時速度最大

D. 若點電荷+QB右側靠近B的某點靜止釋放,沿BC向右運動過程加速度先增大后減小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線,分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接,兩板間距為d,如圖所示。有一變化的磁場垂直于紙面,規(guī)定向內為正,變化規(guī)律如圖所示。在t=0時刻平板之間中心有一重力不計,電荷量為q的靜止微粒,則以下說法正確的是(

A. 2秒內上極板為正極

B. 3秒內上極板為負極

C. 2秒末微;氐搅嗽瓉砦恢

D. 3秒末兩極板之間的電場強度大小為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在研究電磁感應現(xiàn)象和磁通量變化時感應電流方向的實驗中,所需的實驗器材已用導線連接成如圖所示的實驗電路。

1)將線圈A插入線圈B中,閉合開關的瞬間,線圈B中感應電流與線圈A中電流的繞行方向____________(填相同相反)。

2)某同學設想使一線圈中電流逆時針流動,另一線圈中感應電流順時針流動,可行的實驗操作是__________ 。

A.抽出線圈A

B. 插入軟鐵棒

C.使變阻器滑片P右移

D.斷開開關

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在學習了測量干電池的電動勢和內阻的實驗之后,同學們發(fā)現(xiàn)有多種測定干電池的電動勢和內阻的方法。

(1)除待測干電池、導線、開關外,下面給出的四組器材中,能夠通過測量多組數(shù)據(jù)得出干電池的電動勢和內阻的是_________

A.一塊電流表,一塊電壓表和一個滑動變阻器

B.一塊電流表和一個變阻箱

C.一塊電流表,一塊電壓表和一個定值電阻

D.一塊電壓表和一個滑動變阻器

(2)某興趣小組在實驗室選出一些器材,用如圖所示的電路來測量定值電阻Rx的阻值,同時測定干電池的電動勢E和內阻r。

其操作步驟如下:

①將開關S2撥向a,閉合開關S1,調節(jié)電阻箱A為適當阻值R0,讀出電壓表的示數(shù)U1;

②再將開關S2撥向b,保持電阻箱A的阻值R0不變,調節(jié)電阻箱B的阻值,使得電壓表的示數(shù)仍為U1,記下此時電阻箱的阻值為R1,則Rx=_____;繼續(xù)調節(jié)電阻箱B為適當阻值R2,讀出電壓表的示數(shù)U2;

③根據(jù)前面的測量可得到干電池的電動勢E=__________,r =__________(用U1U2、R0、R1R2表示);由于電壓表內阻不夠大,導致電動勢測量值比真實值_________(選填偏大”、“偏小”、“不變),內阻測量值比真實值_________(選填偏大”、“偏小”、“不變”)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】我國未來將建立月球基地,并在繞月軌道上建造空間站.如圖所示,關閉動力的航天飛機在月球引力作用下向月球靠近,并將與空間站在B處對接,已知空間站繞月軌道半徑為r,周期為T,萬有引力常量為G,下列說法中正確的是 ( )

A. 圖中航天飛機正加速飛向B

B. 航天飛機在B處由橢圓軌道進入空間站軌道必須點火減速

C. 根據(jù)題中條件可以算出月球質量

D. 根據(jù)條件可以算出空間站受到月球引力大小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,人踩自行車踏板轉動大齒輪通過鏈條將動力傳給小齒輪。設大齒輪、小齒輪和后輪的半徑分別為2r、r、8r,分別在它們的邊緣上取點A、B、C,則在自行車踏板轉動過程中,下列說法正確的是( 。

A. AB的角速度之比為2:1

B. AB的向心加速度之比為1:2

C. BC的線速度之比為8:1

D. BC的向心加速度之比為4:1

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,重力50N斜面體A放置在光滑水平面。重力為20N物體B放置在斜面體上。關于A、B的受力分析,下列說法正確的是( )

A. A、B均保持靜止,則物體B受到斜面體A的摩擦力與斜面體A受到物體B的摩擦力二力平衡

B. 無論A、B如何運動,若斜面體A受到物體B的壓力為10N。則由牛頓第三定律,斜面體A對物體B有支持力作用,大小為10N

C. A、B均保持靜止,則地面對斜面體的支持力為70N

D. 若物體B加速下滑,則物體A向左加速運動

查看答案和解析>>

同步練習冊答案