能的轉(zhuǎn)化與守恒是自然界普遍存在的規(guī)律，如：電源給電容器的充電過程可以等效為將電荷逐個從原本電中性的兩極板中的一個極板移到另一個極板的過程. 在移動過程中克服電場力做功，電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．實驗表明:電容器兩極間的電壓與電容器所帶電量如圖所示．

（1）對于直線運動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法．請你借鑒此方法，根據(jù)圖示的Q-U圖像，若電容器電容為C，兩極板間電壓為U，求電容器所儲存的電場能．

（2）如圖所示，平行金屬框架豎直放置在絕緣地面上．框架上端接有一電容為C的電容器．框架上一質(zhì)量為m、長為L的金屬棒平行于地面放置，離地面的高度為h．磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與框架平面相垂直．現(xiàn)將金屬棒由靜止開始釋放，金屬棒下滑過程中與框架接觸良好且無摩擦．開始時電容器不帶電，不計各處電阻．

求a. 金屬棒落地時的速度大小

b. 金屬棒從靜止釋放到落到地面的時間



（1）(5分)由功能關(guān)系可知克服電場力做的功等于產(chǎn)生的電場能（1分）

由圖可知在QU圖像中，圖像所圍面積即為克服電場力所做的功（1分）

即 （1分）

又有電容定義式 （1分）

兩式聯(lián)立得    電容器儲存的電場能為 （1分）

（2）(7分)設(shè)導(dǎo)體棒落地的速度為v，此時導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感生電動勢

感生電動勢大小為  （2分）

電容器儲存的電場能為 （2分）

由動能定理得 （2分）

解得 （1分）

（3）(8分)導(dǎo)體棒下落過程中受安培力和重力，由動量定理可知

         解得   (8分)


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


測量木塊與木板間動摩擦力因數(shù)μ，某小組設(shè)計了使用位移傳感器的圖示實驗裝置，讓木塊從傾斜木板上一點A靜止釋放，位移傳感器連接計算機描繪了滑塊相對傳感器的位移隨時間變化規(guī)律如圖

（1）根據(jù)上述圖線計算t0時刻速度v1=         ，2t0時刻速度v2=         ,木塊加速度a=             (用圖中給出S0、S1、S2、S3、t0表示)

（2）為了測定動摩擦力因數(shù)μ還需要測量的量是        ；

（3）為了提高木塊與木板間摩擦力因數(shù)μ的測量精度，下列措施可行的是              

A．A點與傳感器位移適當(dāng)大些

B．木板的傾角越大越好

C．選擇體積較大的空心木塊

D．傳感器開始的計時時刻必須是木塊從A點釋放的時刻

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科目：高中物理 來源： 題型：


）如圖所示，實線與虛線分別表示振幅（A）、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷。此刻，M是波峰與波峰相遇點，下列說法中正確的是         

       A．該時刻質(zhì)點O正處于平衡位置   

       B．P、N兩質(zhì)點始終處在平衡位置

       C．隨著時間的推移，質(zhì)點M將向O點處移動

       D．從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點M到達平衡位置，此時位移為零、

       E．OM連線中點是振動加強的點，其振幅為2A

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科目：高中物理 來源： 題型：


以下說法正確的是

A．分子間距離增大時，分子勢能一定增大

B．分子間距離減小時，分子引力減小，分子斥力增大

C．氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁頻繁碰撞而產(chǎn)生的

D．當(dāng)氣體膨脹時，氣體分子勢能減小，因而氣體的內(nèi)能減少

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，若x軸表示電流，y軸表示電壓，則該圖像可以反映某電源路端電壓和干路電流的關(guān)系．若令x軸和y軸分別表示其它的物理量，則該圖像可以反映在某種情況下，相應(yīng)的物理量之間的關(guān)系．下列說法中正確的是：

A. 若x軸表示距離，y軸表示電場強度，則該圖像可以反映點電荷在某點的場強與該點到點電荷距離的關(guān)系

B. 若x軸表示物體下落的高度，y軸表示重力勢能，則該圖像可以反映物體自由下落的過程中重力勢能與下落高度的關(guān)系（以地面為重力勢能零點）

C. 若x軸表示波長，y軸表示能量，則該圖像可以反映光子能量與波長的關(guān)系

D. 若x軸表示時間，y軸表示感應(yīng)電流，則該圖像可以反映某矩形線框以恒定速度離開勻強磁場的過程中，回路中感應(yīng)電流與時間的關(guān)系

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，質(zhì)量相同的甲、乙兩人乘坐兩部構(gòu)造不同、傾角相同的電梯去商場，他們均相對于電梯靜止，則下列說法正確的是（       ）

A．若兩電梯勻速上升，則甲、乙兩人均沒有受到摩擦力

B．若兩電梯勻速上升，則只有甲受到的重力和支持力是一對平衡力

C．若兩電梯勻加速上升，則兩人均受到沿速度方向的摩擦力

D．無論兩電梯加速或勻速上升，甲受到電梯的支持力均比乙受到電梯的支持力較大

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科目：高中物理 來源： 題型：


有一空間范圍足夠大的勻強電場，電場方向未知，其電場線與坐標(biāo)xOy平面平行。以坐標(biāo)原點O為圓心，作半徑為R的圓交坐標(biāo)軸于A、B、C、D四點，如圖所示。圓周上任意一點P的電勢的表達式為φ = kRsin2θ + b，式中θ為弦AP與x軸的夾角，k、b均為已知常量，且有k > 0和b > 0。在A點有放射源，能不斷的沿x軸方向釋放出質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子，粒子的初速度大小介于v0~2v0之間，不計粒子的重力。

（1）求該勻強電場的場強大小、方向。

（2）若已知速度大小為v0的粒子恰好從圖中C點射出該圓，則所有粒子將從圓周上哪一范圍射出？（不一定要求解出具體數(shù)據(jù)，可用關(guān)系式表達結(jié)果）

（3）現(xiàn)在該區(qū)域加一空間范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面，使速度大小為v0的粒子恰好從圖中B點射出該圓，則所有粒子在運動過程偏離 x 軸的最大距離為多大？

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，邊長為的L的正方形區(qū)域abcd中存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一帶電粒子從ad邊的中點M點以一定速度垂直于ad邊射入磁場，僅在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點N點射出磁場。忽略粒子受到的重力，下列說法中正確的是

A．該粒子帶負電

B．洛倫茲力對粒子做正功

C．粒子在磁場中做圓周運動的半徑為L/4

D．如果僅使該粒子射入磁場的速度增大，粒子做圓周運動的半徑也將變大

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20：1，b接原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表。從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為(V)，則   

A．單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小

B．原線圈和副線圈中交變電流的頻率之比為20：l

C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接時，電壓表的示數(shù)為22V 

D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b后，電壓表和電流表的示數(shù)均變小

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