【題目】如圖所示,在同一水平面內(nèi)的光滑平行金屬導軌MN、M'N'與均處于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N'P'平滑連接,半圓軌道半徑均為r=0.5m,導軌間距L=1m,水平導軌左端MM'接有R=2Ω的定值電阻,水平軌道的ANN'A'區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強磁場,磁場區(qū)域?qū)挾?/span>d=1m。一質(zhì)量為m=0.2kg、電阻為R0=0.5Ω、長度為L=1m的導體棒ab放置在水平導軌上距磁場左邊界s處,在與導體棒垂直、大小為2N的水平恒力F的作用下從靜止開始運動,導體棒運動過程中始終與導軌垂直并與導軌接觸良好,導體棒進入磁場后做勻速運動,當導體棒運動至NN'時撤去F,結(jié)果導體棒ab恰好能運動到半圓形軌道的最高點PP'。已知重力加速度g10m/s2,導軌電阻忽略不計。

1)求勻強磁場的磁感應強度B的大小及s的大。

2)若導體棒運動到AA'時撤去拉力,試判斷導體棒能不能運動到半圓軌道上。如果不能,說明理由;如果能,試再判斷導體棒沿半圓軌道運動時會不會脫離軌道。

【答案】1,;(2,由于h<r,所以不會脫軌

【解析】

1)設導體棒在磁場中勻速運動時的速度為,導體棒恰好能運動到半圓軌道的最高點時的速度大小為,根據(jù)牛頓第二定律:

根據(jù)機械能守恒定律:

聯(lián)立得:

導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢:

回路中電流:

根據(jù)力的平衡:

聯(lián)立得

根據(jù)動能定理有:

解得

2)假設導體棒能穿過磁場區(qū)域,穿過磁場區(qū)域的速度大小為,根據(jù)動量定理:

解得:

所以假設成立,能運動到半圓軌道上。

假設導體棒在半圓軌道上不會離開軌道,上升的最大高度為h

則有:

解得:,由于h<r,所以不會脫軌

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,坐杯系xOy在豎直平面內(nèi),x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上。在第四象限的空間內(nèi)有與y軸同方向的勻強電場和垂直于坐標平面向外的勻強磁場B1(磁感應強度大小未未知);在第三象限的空間內(nèi)有與x軸平行的勻強電場(圖中未畫出)和垂直于坐標平面向外的勻強磁場B2(磁感應強度大小未未知)。一帶正電的粒子從y軸上的P(0,h)點,以初速度v0向右平拋,運動一段時間后從x軸上的a(2h,0)點進人第四象限,通過第四象限后從y軸上的b點進入第三象限,且速度與y軸正方向成45°角,粒子恰好能在第三象限做直線運動,經(jīng)x軸上的c點離開第三象限。已知粒子在第四象限的電場力與重力大小相等,空氣阻力忽略不計。求:

(1)粒子到達a點時的速度大小和方向;

(2)第四象限中的勻強磁場B1與第三象限中的勻強磁場B2的磁感應強度之比;

(3)粒子從P點運動到c點所經(jīng)歷的時間。

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【題目】a、b兩種光照射同一種光電管時均能發(fā)生光電效應,且a光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓大于b產(chǎn)生的光電子的遏止電壓,則

A. b光比a光具有更明顯的粒子性

B. b光產(chǎn)生的光電子最大初動能較大

C. 單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大

D. a光能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級,則b光也有可能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在利用如圖所示裝置探究做功與物體速度變化的實驗中:

(1)在實驗的操作過程中,下列敘述正確的是___________(填序號)。

A.實驗前,必須測量出小車的質(zhì)量

B.每次實驗中,橡皮拉伸的長度必須保持一致

C.放小車的長木板必須調(diào)節(jié)使其水平

D.每次實驗中,先接通打點計時器,再釋放連接紙帶的小車

(2)在操作正確的情況下;某次測出AG間的距離為x1,GJ間的距離為x2,小車的質(zhì)量為m,已知打點計時器的打點頻率為f。最終小車的速度為___________,橡皮筋對小車做功為___________。(用題中的物理量符號表示)

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【題目】已知原子核質(zhì)量為209.98287u,原子核的質(zhì)量為205.9746u原子核的質(zhì)量為4.00260u,靜止的核在α衰變中放出α粒子后變成.(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)求:

1)請寫出核反應方程;

2)在衰變過程中釋放的能量;

3α粒子從Po核中射出的動能(已知u相當于931.5MeV,且核反應釋放的能量只轉(zhuǎn)化為動能)。

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【題目】矩形線圈abcd,長ab=20cm,寬bc=10cm,匝數(shù)n=200匝,線圈回路總電阻R=5Ω,整個線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過.若勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示,則( )

A.線圈回路中感應電動勢隨時間均勻變化

B.線圈回路中產(chǎn)生的感應電流為0.4A

C.當t=0.3s時,線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016N

D.在1min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48J

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【題目】如圖是內(nèi)徑為R,外徑為2R的空心玻璃半圓柱體橫截面圖,在橫截面內(nèi),一束單色光射向圓柱體,折射光線恰好與圓柱體內(nèi)表面相切,已知玻璃對該光的折射率為n=,求:

(i)光線射向圓柱體時的入射角;

(ii)將光線向下平移,當平移距離為h時,折射光線在圓柱體內(nèi)表面恰好沒有進入空心部分,求平移距離h。

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【題目】某同學用圖書館所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復上述操作10次,得到10個落痕跡,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復這種操作10次,圖1中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,B球落點痕跡如圖2所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點與O點對齊。

(1)碰撞后B球的水平射程應取為__________cm。

(2)在以下選項中,哪些是本次實驗必須進行的測量?答:____________(填選項號)。

(A)水平槽上未放B球時,測量A球落點位置到O點的距離

(B)A球與B球碰撞后,測量A球落點位置到O點的距離。

(C)測量A球或B球的直徑

(D)測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)

(E)測量G點相對于水平槽面的高度

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【題目】如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著磁感應強度為B的勻強磁場,方向垂直于紙面向里,一帶負電的粒子(不計重力)沿水平方向以速度v正對圓心入射,通過磁場區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60°。

(1)求粒子的比荷及粒子在磁場中的運動時間t。

(2)如果想使粒子通過磁場區(qū)域后速度方向的偏轉(zhuǎn)角度最大,在保持原入射速度的基礎上,需將粒子的入射點沿圓弧向上平移的距離d為多少?

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