【題目】如圖,兩條相距l的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系為,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時(shí)刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過(guò)MN,此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計(jì)。求
(1)在t=0到t=t0時(shí)間間隔內(nèi),流過(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值;
(2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過(guò)回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。
【答案】(1) ;(2);
【解析】
在金屬棒未越過(guò)MN之前,t時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為: ①
設(shè)在從t時(shí)刻到的時(shí)間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為,流過(guò)電阻R的電荷量為,由法拉第電磁感應(yīng)有: ②
由歐姆定律有: ③
由電流的定義有: ④
聯(lián)立①②③④可得: ⑤
由⑤可得,在t=0到t=的時(shí)間間隔內(nèi),流過(guò)電阻R的電荷量q的絕對(duì)值為: ⑥
(2)當(dāng)時(shí),金屬棒已越過(guò)MN,由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動(dòng),有: ⑦
式中f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場(chǎng)施加的安培力。設(shè)此時(shí)回路中的電流為I,F的大小為: ⑧
此時(shí)金屬棒與MN之間的距離為: ⑨
勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)回路的磁通量為: ⑩
回路的總磁通量為:
式中仍如①式所示,由①⑨⑩可得,在時(shí)刻t()穿過(guò)回路的總磁通量為:
在t到的時(shí)間間隔內(nèi),總磁通量的改變為:
由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為:
由歐姆定律有:
聯(lián)立⑦⑧可得:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】氫原子基態(tài)能量E1=-13.6 eV,電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1=0.53×10-10m.求氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)時(shí):
(1)原子系統(tǒng)具有的能量;
(2)電子在n=4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能;(已知能量關(guān)系,半徑關(guān)系rn=n2r1,k=9.0×109 N·m2/C2,e=1.6×10-19C)
(3)若要使處于n=2軌道上的氫原子電離,至少要用頻率為多大的電磁波照射氫原子?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力,來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出,其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框,其底邊水平,兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng);E為直流電源;R為電阻箱;為電流表;S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。
(1)在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。
(2)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空:
①按圖接線。
②保持開關(guān)S斷開,在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙,使D處于平衡狀態(tài);然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1。
③閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng),在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙,使D________;然后讀出________,并用天平稱出________。
④用米尺測(cè)量________。
(3)用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,可以得出B=________。
(4)判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是:若________,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外;反之,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一對(duì)傾斜的光滑平行金屬導(dǎo)軌,其平面與水平面的夾角為30°,導(dǎo)軌間距為L,接在兩導(dǎo)軌間電阻的阻值為R.在與導(dǎo)軌垂直的虛線邊界下側(cè),有方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),F(xiàn)將質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒,在導(dǎo)軌上從距虛線邊界上方L處由靜止釋放,導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好做勻速運(yùn)動(dòng).巳知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,重力加速度為g.求:
(1)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L=2 m,寬為d=0.5 m的光滑金屬“U”型導(dǎo)軌,導(dǎo)軌右端接有R1=2 Ω,R2=6 Ω的兩個(gè)電阻,在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=1 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻.質(zhì)量為m=0.1 kg,內(nèi)阻r=0.5 Ω,導(dǎo)體棒ab以v0=2 m/s初速度從導(dǎo)軌的左端開始向口運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),g取10 m/s2。求:
(1)第一秒內(nèi)流過(guò)ab電流的大小及方向;
(2)第一秒內(nèi)流過(guò)電阻R1的電荷量;
(3) ab電棒進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間的加速度大小及全過(guò)程回路中產(chǎn)生的焦耳熱。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,兩根相距l=0.4m、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,一端與阻值R=0.15Ω的電阻相連。導(dǎo)軌x>0一側(cè)存在沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場(chǎng),其方向與導(dǎo)軌平面垂直,變化率k=0.5T/m,x=0處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.5T。一根質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.05Ω的金屬棒置于導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從x=0處以初速度v0=2m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電阻上消耗的功率不變。求:
(1)同路中的電流;
(2)金屬棒在x=2m處的速度;
(3)金屬棒從x=0運(yùn)動(dòng)到x=2m過(guò)程中安培力做功的大小;
(4)金屬棒從x=0運(yùn)動(dòng)到x=2m過(guò)程中外力的平均功率。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】常用的電容器,從構(gòu)造上看,可以分為固定電容器和可變電容器兩類。如圖甲、乙為兩種電容器的實(shí)物圖片,根據(jù)圖中的相關(guān)信息,下列判斷中正確的是
A. 圖中甲為可變電容器,它是通過(guò)改變極板間的距離來(lái)改變電容器的電容的
B. 在不改變其他條件下,將甲電容器浸入煤油中,其電容不發(fā)生變化
C. 根據(jù)圖乙中電容器外殼上標(biāo)的數(shù)據(jù)可知,電壓超過(guò)5.5V時(shí)乙電容器就會(huì)被擊穿
D. 根據(jù)圖乙中電容器外殼上標(biāo)的數(shù)據(jù)可知,乙電容器接5.5V電壓時(shí),儲(chǔ)存的電量為5.5C
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,把一個(gè)平行板電容器接在電壓的電源上,現(xiàn)按下列四個(gè)步驟進(jìn)行操作:
(1)合上開關(guān)S;(2)在兩板中央插入厚為號(hào)的金屬板;(3)打開開關(guān)S;(4)抽出金屬板,則此時(shí)電容器兩板間電勢(shì)差為( )
A.0B.10VC.5VD.20V
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,水平光滑地面上,“L”形軌道的AB段為光滑半圓弧軌道,BC段為水平軌道,二者相切于B點(diǎn),整個(gè)裝置靠在豎直墻壁左側(cè),處于靜止?fàn)顟B(tài)。一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從C點(diǎn)水平滑上軌道,離開最高點(diǎn)A后落到水平軌道上,與軌道合為一體。已知物塊質(zhì)量m=0. 1kg,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能Ek = 1.2J,到達(dá)最高點(diǎn)A時(shí)對(duì)軌道的壓力為1N,軌道質(zhì)量M=0.5kg,忽略空氣阻力,取g=10m/s2。求:
(1)半圓軌道的半徑;
(2)物塊落到水平軌道上的落點(diǎn)到B的距離;
(3)軌道與物塊一起運(yùn)動(dòng)的共同速度。
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