如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)R＝2Ω的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，解答以下問(wèn)題。

（1）若施加的水平外力恒為F＝8N，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度ν1是多少？
（2）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度ν2是多少？
（3）若施加的水平外力的功率恒為P＝18W，則從金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度 v3＝2m／s的過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量為8.6J，則該過(guò)程中所需的時(shí)間是多少？

（1）4m/s （2）3m/s（3）0.5s

解析試題分析：（1）當(dāng)穩(wěn)定時(shí)候安培力等于拉力F ，即 F="BIL"
I= E/R
E= BLv1
代入得 v1= FR/B2L2 ="4m/s"
（2）當(dāng)穩(wěn)定時(shí)候安培力等于拉力F ，即 F =" BIL"
I = E/R
E = BLv2
P = Fv2
代入得 v2= =3m/s
(3) 由動(dòng)能定理   Pt - w= mv32/2 其中 w =" Q" =8.6J
解得 t =0.5s
考點(diǎn)：此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律及動(dòng)能定理和力的平衡等知識(shí)點(diǎn)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xoy，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B="0." 5T，還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E= 2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場(chǎng)強(qiáng)大小也為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并在y＞h=0.4m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運(yùn)動(dòng)（PO與x軸負(fù)方向的夾角為θ=45°），并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限．已知重力加速度g=10m/s2，問(wèn)：

（1）油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；
（2）油滴在P點(diǎn)得到的初速度大小；
（3）油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間以及油滴離開(kāi)第一象限處的坐標(biāo)值．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，串聯(lián)阻值為R的閉合電路中，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd存在一個(gè)方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加且變化率為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，abcd的電阻值也為R，其他電阻不計(jì)．電阻兩端又向右并聯(lián)一個(gè)平行板電容器．在靠近M板處由靜止釋放一質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子（不計(jì)重力），經(jīng)過(guò)N板的小孔P進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知該圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑為.求：

（1）電容器獲得的電壓；
（2）帶電粒子從小孔P射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度；
（3）帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和它離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(13分)如圖甲所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)存在著一半徑為R的圓形區(qū)域，O點(diǎn)為該圓形區(qū)域的圓心，A點(diǎn)是圓形區(qū)域的最低點(diǎn)，B點(diǎn)是圓形區(qū)域最右側(cè)的點(diǎn)。在A點(diǎn)有放射源釋放出初速度大小不同、方向均垂直于場(chǎng)強(qiáng)向右的正電荷，電荷的質(zhì)量均為m，電量均為q，不計(jì)重力。試求：

（1）電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度多大？
（2）運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的電荷在A點(diǎn)時(shí)的速度多大？
（3）若在圓形區(qū)域的邊緣有一圓弧形接收屏CBD，B點(diǎn)仍是圓形區(qū)域最右側(cè)的點(diǎn)，C、D分別為接收屏上最邊緣的兩點(diǎn)，如圖乙所示，∠COB=∠BOD=37°。求該屏上接收到的電荷的末動(dòng)能大小的范圍。(提示：sin37°=0.6，cos37°=0.8。)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，建立x0y坐標(biāo)系，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為L(zhǎng)，第Ⅰ、Ⅳ象限分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于x0y平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源可沿x軸向右發(fā)射質(zhì)量為m、電量為q、速度相同、重力不計(jì)的帶正電粒子。在0~3t0時(shí)間內(nèi)兩極板所加電壓如圖乙所示。已知，若粒子在t=0時(shí)刻射入，將恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)。上述m、q、L、t0為已知量，且忽略粒子間的相互影響。求：

（1）電壓U0的大��；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
（3）0~3t0時(shí)間內(nèi)何時(shí)射入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，并求出此最短時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示K與虛線MN之間是加速電場(chǎng)。虛線MN與PQ之間是勻強(qiáng)電場(chǎng)，虛線PQ與熒光屏之間是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且MN、PQ與熒光屏三者互相平行。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向如圖所示。圖中A點(diǎn)與O點(diǎn)的連線垂直于熒光屏。一帶正電的粒子由靜止被加速?gòu)腁點(diǎn)離開(kāi)加速電場(chǎng)，速度方向垂直于偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后恰好垂直地打在圖中的熒光屏上。已知電場(chǎng)和
磁場(chǎng)區(qū)域在豎直方向足夠長(zhǎng)，加速電場(chǎng)電壓與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系為U=Ed/2，式中的d是偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度且為已知量，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和帶電粒子離開(kāi)加速電場(chǎng)的速度v0關(guān)系符合表達(dá)式v0=E/B，如圖所示，試求：

（1）畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖，
（2）磁場(chǎng)的寬度L為多少？
（3）改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，則熒光
屏是出現(xiàn)的亮線長(zhǎng)度是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xoy中的第一象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于坐標(biāo)平面向里的有界圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中未畫出)；在第二象限內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一粒子源固定在x軸上坐標(biāo)為(－L，0)的A點(diǎn)．粒子源沿y軸正方向釋放出速度大小為v的電子，電子恰好能通過(guò)y軸上坐標(biāo)為(0，2L)的C點(diǎn)，電子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好垂直通過(guò)第一象限內(nèi)與x軸正方向成15°角的射線ON(已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不考慮粒子的重力和粒子之間的相互作用)．求：

⑴勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�
⑵電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向與y軸正方向的夾角θ；
⑶圓形磁場(chǎng)的最小半徑Rmin．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，真空中有以O(shè)′為圓心，r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓的最下端與x軸相切于直角坐標(biāo)原點(diǎn)O，圓的右端與平行于y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸上方足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在坐標(biāo)系第四象限存在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子在磁場(chǎng)中做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入電場(chǎng)到達(dá)x軸上的C點(diǎn)。已知質(zhì)子帶電量為+q，質(zhì)量為m，不計(jì)質(zhì)子的重力、質(zhì)子對(duì)電磁場(chǎng)的影響及質(zhì)子間的相互作用力。求：

（1）質(zhì)子剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向和大��；
（2）OC間的距離；
（3）若質(zhì)子到達(dá)C點(diǎn)后經(jīng)過(guò)第四限的磁場(chǎng)后恰好被放在x軸上D點(diǎn)處（圖上未畫出）的一檢測(cè)裝置俘獲，此后質(zhì)子將不能再返回電場(chǎng)，則CD間的距離為多少。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

如圖所示，圓心在O點(diǎn)、半徑為R的圓弧軌道abc豎直固定在水平桌面上，Oc與Oa的夾角為，軌道最低點(diǎn)a與桌面相切。一輕繩兩端系著質(zhì)量為m1和m2的小球（均可視為質(zhì)點(diǎn)），掛在圓弧軌道邊緣c的兩邊，開(kāi)始時(shí)，m1位于c點(diǎn)，然后從靜止釋放，設(shè)輕繩足夠長(zhǎng)，不計(jì)一切摩擦。則（   ）

A．在m1由c下滑到a的過(guò)程中，兩球速度大小始終相等
B．m1在由c下滑到a的過(guò)程中重力的功率先增大后減小
C．若m1恰好能沿圓弧軌道下滑到a點(diǎn)，則m1=3m2
D．若m1恰好能沿圓弧軌道下滑到a點(diǎn)，則m1=2m2

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同步練習(xí)冊(cè)答案