8．如圖所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導軌間距為L，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于勻強磁場中．金屬桿ab中通有大小為I的電流．已知重力加速度為g．
（1）若勻強磁場方向垂直斜面向下，且不計金屬桿ab和導軌之間的摩擦，金屬桿ab靜止在軌道上，求磁感應強度的大��；
（2）若金屬桿ab靜止在軌道上面，且對軌道的壓力恰好為零，需在豎直平面內(nèi)加一勻強磁場，說明該磁場的磁感應強度大小和方向應滿足什么條件．

分析 （1）根據(jù)共點力平衡即可求得磁場強度；
（2）根據(jù)共點力平衡即可求得；

解答 解：（1）設(shè)磁感應強度為B1．根據(jù)安培定則可知安培力沿導軌平面向上，金屬桿ab受力如答圖3．
根據(jù)平衡條件對金屬桿ab有：B1IL=mgsinθ
解得：${B}_{1}=\frac{mgsinθ}{IL}$
（2）金屬桿ab對導軌壓力為零，則金屬桿ab只受重力和安培力．
根據(jù)平衡條件對金屬桿ab有：B2IL=mg 
解得：${B}_{2}=\frac{mg}{IL}$
答：（1）磁感應強度的大小為$\frac{mgsinθ}{IL}$；
（2）若金屬桿ab靜止在軌道上面，且對軌道的壓力恰好為零．磁感應強度大小為$\frac{mg}{IL}$，方向應滿足垂直金屬桿ab水平向右；

點評 本題主要考查了在安培力作用下的共點力平衡，抓住受力分析是關(guān)鍵

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相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

18．如圖為某物體做直線運動的v-t圖象，關(guān)于物體在前4s的運動情況，下列說法正確的是（　�。�
A．物體始終向同一方向運動
B．物體的加速度大小不變，方向與初速度方向相同
C．物體在前2s內(nèi)做減速運動
D．物體在第2s末加速度的方向發(fā)生變化

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

19．某研究性學習小組用如圖所示裝置驗證機械能守恒定律．如圖，懸點O正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當繃直的懸線連接小球于A點由靜止釋放，懸線擺至電熱絲B點（B點為平衡位置）處時能在瞬間輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復寫紙，當小球落在復寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．用重錘線確定出A、B點的投影點N、M用米尺量出AN的高度h1，BM的高度h2，再量出M、C（C為小球落地點）之間的距離s，即可驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m．則
①小球平拋時的初速度v0=$s\sqrt{\frac{g}{2{h}_{2}}}$
②為了驗證小球從A到B過程中是否滿足機械能守恒，需求出A到B過程的重力勢能的減少量△EP=mg（h1-h2），動能的增加量△Ek=$\frac{mg{s}^{2}}{4{h}_{2}}$．（上述結(jié)果用h1、h2、s、g、m中的某些字母表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

16．如圖所示，在水平地面上固定一光滑金屬導軌，導軌間距離為L，導軌電阻不計，右端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m，電阻r=$\frac{1}{2}$R的導體棒與固定彈簧相連后放在導軌上，整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中．初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導體棒具有一水平向右的初速度v0，已知當導體棒第一次回到初始位置時，速度大小變?yōu)?\frac{1}{4}$v0，整個運動過程中導體棒始終與導體垂直并保持良好接觸，彈簧的重心軸線與導軌平行，且彈簧始終處于彈性限度范圍內(nèi)．求：
（1）初始時刻通過電阻R的電流I的大��；
（2）導體棒第一次回到初始位置時，導體棒的加速度大小為a；
（3）導體棒從開始運動直到停止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，采用如圖甲所示的裝置．
（1）實驗過程中，電火花計時器應接在220V（選填220V、6V以下）交流（選填“直流”或“交流”）電源上．
（2）某小組在探究“質(zhì)量一定時，加速度與合力成正比”的實驗中，測出多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖象，已知實驗過程中細線與木板始終保持平行，則圖線沒有過坐標原點的原因可是未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不夠），圖線上部彎曲的原因可能是砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量未遠小于木塊的質(zhì)量

（3）如圖丙為實驗中打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為依次選取的7個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出．從紙帶上測出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm．則木塊加速度的大小a=1.3m/s2（保留兩位有效數(shù)字）．

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13．某實驗小組利用圖1所示的裝置 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．

（1）下列做法正確的是AD（填字母 代號）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩 與長木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
（2）為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．（選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”）
（3）甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖1所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖2中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲小于m乙，μ甲大于μ乙．（選填“大于”“小于”或“等于”）
（4）木塊在砝碼桶的牽引下開始運動，砝碼桶落地后，木塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖3所示．打點計時器電源的頻率為50Hz．
①通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開始減速．
②計數(shù)點5對應的速度大小為1.00m/s，計數(shù)點6對應的速度大小為1.20．（保留三位有效數(shù)字）．
③物塊減速運動過程中加速度的大小為a=2.00m/s2．

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20．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖乙所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．

（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度d（已知l＞＞d），光電門1，2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1、t2．則窄片K通過光電門1的速度表達式v1=$\fracsujf861{{t}_{1}}$．
（2）用米尺測量兩光電門間距為l，則小車的加速度表達式a=$\frac{{{d^2}（t_1^2-t_2^2）}}{2lt_1^2t_2^2}$．
（3）該實驗中，為了把砂和砂桶拉車的力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的做法不掛砂和砂桶，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止．
（4）實驗中，有位同學通過測量，把砂和砂桶的重力當作小車的合外力F，作出a-F圖線，如圖丙中的實線所示．試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是平衡摩擦力時木板傾角太大；曲線上部彎曲的原因沒有滿足小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的質(zhì)量．

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17．某學習小組做“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，圖中小車的質(zhì)量用M表示，鉤碼的質(zhì)量用m表示．要順利完成該實驗，則：
（1）還需要的測量工具有AC（填選項的字母代號）
A、刻度尺   B、彈簧秤   C、天平   D、秒表
（2）在實驗過程中，下列說法正確的是BC（填選項的字母代號）
A、平衡摩擦力時，應將鉤碼用細線通過定滑輪系在小車上
B、實驗中應調(diào)節(jié)定滑輪讓拉動小車的細線與板面平行
C、實驗中應先接通電火花計時器電源，再放開小車
D、實驗中為減小誤差應讓小車質(zhì)量遠遠小于鉤碼的總重量
（3）在保持小車所受合外力一定的情況下，對實驗得到的一系列紙帶進行處理，測得小車加速度a與其質(zhì)量M的數(shù)據(jù)如表：（鉤碼質(zhì)量m=30g）
實驗次數(shù)123456
a（m•s-2）1.511.231.000.860.750.67
M （kg）0.200.250.300.350.400.45
1/M（kg-1）5.004.003.332.862.502.22
為了尋求a 與M間的定量關(guān)系，請利用表中數(shù)據(jù)在如圖所示的直角坐標系中，選取合適的橫坐標及標度作出圖象．
（4）根據(jù)上述圖象得到的實驗的結(jié)論是在誤差范圍內(nèi)，物體得受力不變時，加速度與質(zhì)量成反比．

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18．如圖所示，虛線EF的下方存在著正交的勻強電場和勻強磁場，電場強度為E，磁感應強度為B．一帶電微粒自離EF為h的高處由靜止下落，從B點進入場區(qū)，做了一段勻速圓周運動，從D點射出．下列說法正確的是（　�。�
A．微粒受到的電場力的方向一定豎直向下
B．微粒做圓周運動的半徑為$\frac{E}{B}\sqrt{\frac{h}{g}}$
C．從B到D的過程中微粒受洛倫茲力不做功
D．從B到D點的過程中微粒的電勢能一直減小

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