【題目】如圖所示,水平放置的間距為L的足夠長光滑平行金屬導軌,左端接有阻值為R的定值電阻。導軌棒ab質(zhì)量為m,電阻為r,與兩導軌始終保持垂直并良好接觸。整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向里。導軌的電阻忽略不計。用水平向右的恒力F將導體棒由圖示位置向右拉動。

1)分析并說明導體棒的運動情況,并求導體棒的穩(wěn)定速度vm;

2)從微觀角度看,導體棒中的自由電荷所受洛倫茲力在能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便,可以認為導體棒中的自由電荷為正電荷。

a. 請在圖中,畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。

b. 我們知道,洛倫茲力對運動電荷不做功。這與“動生電動勢與洛倫茲力做功有關(guān)”矛盾嗎?試分析當導體棒做勻速運動時,導體棒中自由電荷所受的洛倫茲力沿棒方向的分力f1和垂直于棒方向的兩個分力f2哪個做正功?哪個做負功?并通過計算證明在同一過程中它們做的總功一定是零。(題目中沒有出現(xiàn)的物理量請做必要的說明)

【答案】(1);(2)見解析

【解析】

1)導體棒中的感應電動勢E=BLv,回路中的感應電流I=E/R+r),導體棒受到的安培力FA=BIL,由牛頓第二定律

F=ma

隨著速度增大,加速度逐漸減小,當a=0時,達到穩(wěn)定速度。因此導體棒先做加速度逐漸減小的加速運動,后做勻速運動。

最大速度

2a.

b,不矛盾;f1做正功;f2做負功;;

設(shè)導體棒向右勻速運動的速度為v1,沿導體棒定向移動的速度大小為v2,自由電荷電量為q,f1=Bqv1,f2=Bqv2;

t時間內(nèi)

沿棒方向的洛倫茲力做正功

W1=f1v2t=Bqv1v2t

垂直棒方向的洛倫茲力做負功

W2=f2v1=Bqv2v1t

即導體棒中一個自由電荷所受的洛倫茲力做功

W1+W2=0

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。

主要實步驟如下:

a.安裝好實驗器材,接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿長木板運動,重復幾次。

b.選出一條點跡清晰的紙帶,接一個合適的點當作計時起點Ot=0,然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點,如圖2AB、CD、EF…..所示。

c.通過測量、計算可以得到在打A、BC、DE、點時小車的速度,分別記作v1,v2,v3v4,v5……

d.速度v為縱軸,時間t為橫軸建立直角坐標系,在坐標紙上描點,如圖3所示。

結(jié)合上述實驗步驟,請你完成下列任務:

1)在圖3中已標出計數(shù)點AB、D、E對應的坐標點,請在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點,并畫出v-t圖象。______

2)觀察v-t圖象,可以判斷小車做勻變速直線運動,其依據(jù)是______。v-t圖象斜率的物理意義是______。

3)描繪v-t圖象前,還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度 ,從理論上講,Δt的要求是______(選填越小越好與大小無關(guān));從實驗的角度看,選取的Δx大小與速度測量的誤差______(選填有關(guān)無關(guān))。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑固定斜面上有一個質(zhì)量為10kg的小球被輕繩拴住懸掛在天花板上,已知繩子與豎直方向的夾角為450,斜面傾角為300,整個裝置處于靜止狀態(tài)。(g=10m/s2)求:(所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

1)繩中拉力的大小和斜面對小球支持力的大;

2)若在豎直面內(nèi)另外用一個外力拉小球,能夠把小球拉離斜面,求最小的拉力的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,A 車原來臨時停在一水平路面上,B 車在后面勻速向 A 車靠近,A 車司機發(fā)現(xiàn)后啟動 A車,以 A 車司機發(fā)現(xiàn) B 車為計時起點(t0),A、B 兩車的 v-t 圖象如圖乙 所示.已知 B 車在第1s 內(nèi)與 A 車的距離縮短了 x112 m.則下列說法正確的是( )

A.A 車的加速度 a 的大小為 3m/s2

B.A 車的加速度 a 的大小為 5 m/s2

C. A、B 兩車不會相撞,則 A 車司機發(fā)現(xiàn) B 車時(t0)兩車的距離 x0 應大于 36m

D. AB 兩車不會相撞,則 A 車司機發(fā)現(xiàn) B 車時(t0)兩車的距離 x0 應大于 28m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩人同時同地出發(fā)騎自行車做直線運動,前1小時內(nèi)的位移—時間圖象如圖所示.下列表述正確的是( )

A. 0.2~0.5小時內(nèi),甲的加速度比乙的大

B. 0.2~0.5小時內(nèi),甲的速度比乙的大

C. 0.6~0.8小時內(nèi),甲的位移比乙的小

D. 0.8小時內(nèi),甲、乙騎行的路程相等

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】實驗室內(nèi),某同學用導熱性能良好的氣缸和活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在氣缸內(nèi)活塞與氣缸壁之間無摩擦用滴管將水緩慢滴注在活塞上,則以下圖象中能反映密閉氣體狀態(tài)變化過程的是  

A. B.

C. D.

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【題目】一帶正電的粒子在電場中做直線運動的vt圖象如圖所示,t1、t2時刻分別經(jīng)過M、N兩點,已知運動過程中粒子僅受電場力作用,則下列判斷正確的是(

A.該電場可能是由某正點電荷形成的

B.M點的電勢高于N點的電勢

C.M點到N點的過程中,電勢能逐漸增大

D.帶電粒子在M點所受電場力大于在N點所受電場力

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【題目】一物體沿固定斜面從靜止開始向下運動,經(jīng)過時間t0滑至斜面底端。已知在物體運動過程中物體所受的摩擦力恒定。若用F、v、sE分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機械能,則下列圖象中可能正確的是

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【題目】如圖所示,是物理學中兩個著名的斜面實驗,這兩個實驗運用了實驗與邏輯推理相結(jié)合的方法。圖1是研究自由落體規(guī)律的斜面實驗,圖2是研究運動和力的關(guān)系的理想斜面實驗。歷史上最早探究上述實驗并得出正確結(jié)論的物理學家分別是 ( )

A.1是伽利略,圖2是伽利略B.1是牛頓,圖2是伽利略

C.1是牛頓,圖2是牛頓D.1是笛卡爾,圖2是伽利略

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