【題目】如圖,電容為 C 的電容器通過(guò)單刀雙擲開關(guān) S 左邊與一可變電動(dòng)勢(shì)的直流電源相連,右邊與兩根間距為 L 的光滑水平金屬導(dǎo)軌 M1M2P1P2、N1N2Q1Q2 相連(M1 處左側(cè)有一小段光滑絕緣材料隔開且各部分平滑連接)。水平導(dǎo)軌存在兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域, 其中區(qū)域 I 方向豎直向上,區(qū)域豎直向下,虛線間的寬度都為 d,兩區(qū)域相隔的距離足夠大。有兩根電阻均為 R 的金屬棒 a b 與導(dǎo)軌垂直放置,金屬棒 a 質(zhì)量為 m,金屬棒 b 質(zhì)量為 3mb 棒置于磁場(chǎng)的中間位置 EF 處,并用絕緣細(xì)線系住,細(xì)線能承受的最大拉力為 F0,F(xiàn)將 S 擲向“1”,經(jīng)足夠時(shí)間后再擲向“2”,已知在 a 棒到達(dá)小段絕緣材料前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng)。

1)當(dāng) a 棒滑過(guò)絕緣材料后,若要使 b 棒在導(dǎo)軌上保持靜止,則電源電動(dòng)勢(shì)應(yīng)小于某一值E0。求 E0 的大小。

2)若電源電動(dòng)勢(shì)小于 E0,使 a 棒以速度 v1(v1 為已知量)滑過(guò)絕緣材料,求 a 棒通過(guò)虛線 M1N1 M2N2 的過(guò)程中,a 棒產(chǎn)生的焦耳熱。

3)若電源電動(dòng)勢(shì)大于 E0,使 a 棒以速度 v2(v2 為已知量)滑過(guò)絕緣材料,從 a 棒剛好滑過(guò)絕緣材料開始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò) t0 后滑過(guò)虛線 M2N2 位置,此時(shí) a 棒的速度為v2

t0 時(shí)刻金屬棒 b 的速度大小。

【答案】1;(2;(3

【解析】

1)因?yàn)?/span>a棒滑過(guò)絕緣材料后減速運(yùn)動(dòng),所以只要a棒剛滑過(guò)絕緣材料時(shí)b棒不動(dòng),b就可以靜止不動(dòng),由題意得:
S擲向“1”,電容器充電后電壓為U1,則

U1=E0,

S擲向“2”,a棒加速到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)a棒速度為v,電容器電壓為U2,則

U2=BLv

a棒加速過(guò)程,根據(jù)動(dòng)量定理

電容器放電

a棒滑過(guò)絕緣材料后,回路電動(dòng)勢(shì)

BLv=2IR

b

BIL=F0

聯(lián)立解得

;

2)電源電動(dòng)勢(shì)小于E0,則b棒保持靜止。設(shè)a棒出磁場(chǎng)時(shí)的速度為v
對(duì)a棒通過(guò)虛線M1N1M2N2過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)量定理得:

電荷量

聯(lián)立得

根據(jù)能量守恒,a棒產(chǎn)生的焦耳熱

聯(lián)立得

3)電源電動(dòng)勢(shì)大于E0,a棒滑過(guò)絕緣材料后,瞬時(shí)細(xì)線被拉斷,b棒開始運(yùn)動(dòng)。a棒通過(guò)虛線M1N1M2N2過(guò)程中,設(shè)b棒不能出磁場(chǎng)區(qū)域。

經(jīng)分析得:ab兩棒的動(dòng)量變化量大小相同,則:

解得

因?yàn)?/span>

所以

b棒不能出磁場(chǎng)區(qū)域,則

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:

【題目】如圖,一個(gè)質(zhì)量為mT型活塞在氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體,活塞體積可忽略不計(jì),距氣缸底部ho處連接一U形細(xì)管(管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)).初始時(shí),封閉氣體溫度為T0,活塞距離氣缸底部為1.5h0,兩邊水銀柱存在高度差.已知水銀密度為ρ,大氣壓強(qiáng)為P0,氣缸橫截面積為S,活塞豎直部分高為1.2h0,重力加速度為g,求:

(i)通過(guò)制冷裝置緩慢降低氣體溫度,當(dāng)溫度為多少時(shí)兩邊水銀面恰好相平;

(ii)從開始至兩水銀面恰好相平的過(guò)程中,若氣體放出的熱量為Q,求氣體內(nèi)能的變化

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖為某種透明介質(zhì)的截面圖,AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R10cm的四分之一的圓弧,AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn),由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑,已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為 。

(1)判斷在AMAN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色;

(2)求兩個(gè)亮斑間的距離。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,真空中有一平行板電容器,電容為C,兩極板 M、N 分別由銀和鈉(其極限頻率分別為v1v2)制成,板間距離為 d,F(xiàn)用頻率為 v(v2vv1)的單色光持續(xù)照射兩極板內(nèi)表面,設(shè)電子的電荷量為 e,則電容器兩個(gè)極板最終帶電情況是( )

A.N 極板帶負(fù)電,帶電荷量為

B.N 極板帶正電,帶電荷量為

C.M 極板帶負(fù)電,帶電荷量為

D.M 極板帶正電,帶電荷量為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中,已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,c、d兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零.甲、乙兩個(gè)帶電粒子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相同,甲粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為acb,乙粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為adb.由此可以判定正確的是(

A. 甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)與乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等

B. 甲、乙兩粒子帶同種電荷

C. 甲粒子經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于乙粒子經(jīng)過(guò)d點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能

D. 兩粒子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)具有的動(dòng)能不相同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】水平的皮帶傳輸裝置如圖所示,皮帶的速度保持不變,物體被輕輕地放在A端皮帶上,開始時(shí)物體在皮帶上滑動(dòng),當(dāng)它到達(dá)位置C后滑動(dòng)停止,隨后就隨皮帶一起勻速運(yùn)動(dòng),直至傳送到目的地B端,在傳輸過(guò)程中,該物體受摩擦力情況是( )

A. AC段受水平向左的滑動(dòng)摩擦力

B. AC段受水平向右的滑動(dòng)摩擦力

C. CB段不受靜摩擦力

D. CB段受水平向右的靜摩擦力

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】2018 年國(guó)際雪聯(lián)單板滑雪U形池世錦賽決賽在西班牙內(nèi)華達(dá)山收官,女子決賽中,中國(guó)選手蔡雪桐以 9075 分高居第一,成功衛(wèi)冕。如圖所示,單板滑雪 U形池場(chǎng)地可簡(jiǎn)化為固定在豎直面內(nèi)的半圓形軌道場(chǎng)地,雪面不同曲面處的動(dòng)摩擦因數(shù)不同。因摩擦作用, 滑雪運(yùn)動(dòng)員從半圓形場(chǎng)地的坡頂下滑到坡底的過(guò)程中速率不變,則(

A.運(yùn)動(dòng)員下滑的過(guò)程中加速度不變

B.運(yùn)動(dòng)員下滑的過(guò)程所受摩擦力先增大后減小

C.運(yùn)動(dòng)員下滑過(guò)程中與雪面的動(dòng)摩擦因數(shù)變小

D.運(yùn)動(dòng)員滑到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于物體的重力

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動(dòng),其位置x隨時(shí)間t變化的規(guī)律為:x1510t5t2m),t的單位為s.下列關(guān)于該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是

A.該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為5 m/s2

B.t3 s時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)速度為零

C.03 s內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)的平均速度大小為5 m/s

D.物體在x0處時(shí)其速度大小為20 m/s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E=1V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)圓,其所在平面與電場(chǎng)線平行,O為圓心,半徑R=2m,A、B、C為圓周上三點(diǎn),已知,且AC為直徑,現(xiàn)將若干完全相同的帶電粒子從A點(diǎn)以相同初動(dòng)能向各個(gè)不同方向發(fā)射,到達(dá)圓周上各點(diǎn),其中到達(dá)B點(diǎn)的粒子末動(dòng)能最大,不計(jì)重力和空氣阻力,則

A. 該電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由O指向B

B. 該帶電粒子一定帶正電

C. A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差UAB一定為1V

D. 帶電粒子若經(jīng)過(guò)C點(diǎn),其動(dòng)能一定小于A點(diǎn)動(dòng)能

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案