【題目】發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。

在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)。金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以平行于MN的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物。

從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab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，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。

（1）請(qǐng)?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。

（2）我們知道，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請(qǐng)以圖1“發(fā)電機(jī)”為例，通過計(jì)算分析說明。

【答案】（1）（2）洛倫茲力通過兩個(gè)分力做功起到“傳遞”能量的作用

【解析】（1）如圖所示。

（2）設(shè)導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的速度為v；棒中自由電荷的電荷量為q，沿導(dǎo)體棒定向移動(dòng)的速率為。

圖中，沿棒方向的洛倫茲力，做正功

垂直棒方向的洛倫茲力，做負(fù)功

可見，即導(dǎo)體棒中一個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力做功為零。做負(fù)功，宏觀上表現(xiàn)為安培力做負(fù)功，消耗機(jī)械能； 是“電源”的非靜電力，做正功，宏觀上表現(xiàn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為等量的電能，在此過程中洛倫茲力通過兩個(gè)分力做功起到“傳遞”能量的作用。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩根粗細(xì)相同、兩端開口的直玻璃管 A 和 B，豎直插入同一水銀槽中，各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量同溫度的空氣，空氣柱長度 H1>H2，水銀柱長度 h1>h2，今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變)，則兩管中氣柱上方水銀柱的移動(dòng)情況是：（ ）

A. 均向下移動(dòng)，A 管移動(dòng)較多 B. 均向上移動(dòng)，A 管移動(dòng)較多

C. A 管向上移動(dòng)，B 管向下移動(dòng) D. 無法判斷

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌寬0.4m，ab為金屬棒，均勻變化的磁場垂直穿過軌道平面，磁場的變化情況如圖乙所示，金屬棒ab的電阻為1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．t=0時(shí)刻，ab棒從導(dǎo)軌最左端，以v=1m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，求:1s末回路中的感應(yīng)電流及金屬棒ab受到的安培力．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化圖線，下列說法正確的是

A. 由狀態(tài)A變化到狀態(tài) B，氣體分子的平均動(dòng)能增大

B. 由狀態(tài)A變化到狀態(tài) C，氣體內(nèi)能不變

C. 由A經(jīng)B到C的過程與由A經(jīng)D到C的過程，氣體對(duì)外做功相同

D. 由A經(jīng)B到C、由A經(jīng)D到C、由 A直接到C的三個(gè)過程中，氣體均吸熱，但是吸熱量不同

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】研究表明，兩個(gè)鄰近的分子之間同時(shí)存在著引力和斥力，如圖中虛線所示，分子間作用力的合力隨分子間距變化的關(guān)系如圖中實(shí)線所示。關(guān)于分子間的作用力和分子勢(shì)能，下列說法正確的是

A. 分子間距增大，斥力減小，引力增大

B. 由圖可知，當(dāng)分子間的距離為r0時(shí)分子間作用力合力為0

C. 當(dāng)分子間的距離r<r0時(shí)，減小分子間距離，分子間作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加

D. 當(dāng)分子間的距離r>r0時(shí)，增大分子間距離，分子間作用力做正功，分子勢(shì)能減少

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2017年4月20日，“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船發(fā)射升空；4月22日，“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室順利完成自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”進(jìn)入組合體飛行階段.在距地球表面高度為h的近圓軌進(jìn)上做圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球的半徑為R,引力常量為G,地球表面的重力加速度為g，則

A. 為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，“天舟一號(hào)”在比“天宮二號(hào)”半徑小的軌道上必須先減速

B. 為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，兩者運(yùn)行的速率都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

C. 組合體的飛行速度為

D. 組合體的向心加速度為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，以O點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線段是圓的一條直徑，有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的離子在紙面內(nèi)從P點(diǎn)射入磁場，射入磁場時(shí)速度方向與的夾角為30°．重力不計(jì)．

(1)若離子在點(diǎn)離開圓形磁場區(qū)域，求離子的速度大小v0；

(2)現(xiàn)有大量該種離子，速率大小都是，在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向通過P點(diǎn)進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，試通過計(jì)算找出離子只能在圓周的哪一部分射出圓形區(qū)域（不計(jì)離子間相互作用）；

(3)若在圓形區(qū)域左側(cè)還存在一個(gè)以、為邊界的條形區(qū)域磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與圓形區(qū)域內(nèi)相同，兩邊界間距，且有，其中與圓形區(qū)域相切．研究(2)問中離子的運(yùn)動(dòng)，求“射出圓形區(qū)域時(shí)的位置”與P點(diǎn)相距最遠(yuǎn)的那些離子，它們從P點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域直到離開條形區(qū)域所用的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】車輛在行駛過程中隨意變道可能造成交通事故．某司機(jī)駕車以54km/h在快車道上行駛，行駛在該車前面的另一輛小轎車以36km/h在慢車道上行駛，當(dāng)后車車頭和前車車尾相距d =5m時(shí)，前面司機(jī)突然加速變道至后車正前方，其加速度大小a1=1m/ s2．不考慮變道帶來的方向變化．（取=3.9）求：

(1)若后車的司機(jī)不減速，經(jīng)過多少時(shí)間兩車相撞；

(2)若后車的司機(jī)發(fā)現(xiàn)前車變道，立即剎車減速，為避免發(fā)生車禍，后車剎車減速的加速度a2至少為多大．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，小球A置于固定在水平面上的光滑半圓柱體上，小球B用水平輕彈簧拉著，彈簧固定在豎直板上。兩小球A、B通過光滑滑輪O用輕質(zhì)細(xì)線相連，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知球B質(zhì)量為m，O點(diǎn)在半圓柱體圓心O1的正上方，OA與豎直方向成30°角．OA長度與半圓柱體半徑相等，OB與豎直方向成45°角，現(xiàn)將輕質(zhì)細(xì)線剪斷的瞬間(重力加速度為g) ： （ ）

A. 彈簧彈力大小

B. 球B的加速度為g

C. 球A受到的支持力為

D. 球A的加速度為

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