如圖甲所示，兩根電阻不計的足夠長的光滑金屬導軌平行且與水平面成α=30°角固定放置，間距d為0.5 m，下端通過導線與電容為2pF的電容器連接，上端通過導線與阻值為4Ω的小燈泡L連接，在導軌中部ABCD矩形區(qū)域內(nèi)有垂直軌道平面向上的勻強磁場，AB與CD間距為l=2m。磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的情況如圖乙所示，在t=0時，一阻值為1Ω的金屬棒在恒力F作用下由靜止開始從MN位置沿導軌向上運動，當金屬棒從MN位置運動到DC位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：
(1)通過小燈泡的電流強度；
(2)金屬棒的質(zhì)量及恒力F的大�。�
(3)第8秒末電容器C所帶的電荷量。
解：(1)金屬棒未進入磁場時，R總=RL+R=5Ω ①
②
I=E/R總=0.1 A ③
(2)因燈泡亮度不變，故4s末金屬棒進入磁場時剛好做勻速運動
F-mgsinα-BId=0 ④
金屬棒在前4s內(nèi)做勻加速直線運動，則
F-mgsinα=ma ⑤
E=Bdv ⑥
v=at ⑦
由②~⑦式聯(lián)立解得：m=0.8 kg，F(xiàn)=4.1 N
(3)由于電容器兩端電壓始終不變，則
 ⑧
q=CU ⑨
由②⑧⑨聯(lián)立解得：q=8×10-13 C
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上，導軌電阻不計，一根質(zhì)量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導軌上，導軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為?，棒與導軌的接觸電阻不計．導軌左端連有阻值為2R的電阻，在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連．有n段豎直向下的寬度為a間距為b的勻強磁場（a＞b），磁感強度為B、金屬棒初始位于OO′處，與第一段磁場相距2a．

（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0一直向右穿過各磁場，需對金屬棒施加一個水平向右的拉力，求金屬棒進入磁場前拉力F1的大小和進入磁場后拉力F2的大��；
（2）在（1）的情況下，求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第n段磁場過程中，拉力所做的功；
（3）若金屬棒初速為零，現(xiàn)對棒施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿過各段磁場，發(fā)現(xiàn)計算機顯示出的電壓隨時間以固定的周期做周期性變化，在給定的坐標圖乙中定性地畫出計算機顯示的圖象（從金屬棒進入第一段磁場開始計時）．
（4）在（3）的情況下，求整個過程導軌左端電阻上產(chǎn)生的熱量，以及金屬棒從第n段磁場穿出時的速度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，兩根光滑的金屬導軌MN、PQ彼此平行，相距L=0.5m，與水平面成θ=37°角放置，在導軌的上部接有一滑動變阻器，其最大阻值R=10Ω．一根質(zhì)量為m=50g、電阻r=2Ω的直導體棒ab與導軌垂直放置且與導軌接觸良好．在圖示的矩形虛線區(qū)域內(nèi)存在著垂直導軌平面向下、磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場，該磁場始終以速度v0在矩形虛線區(qū)域內(nèi)沿著導軌勻速向上運動．當滑片滑至滑動變阻器的中點時，導體棒恰能在導軌上靜止不動．金屬導軌的電阻不計，運動的過程中總能保證金屬棒處于磁場中．設(shè)軌道足夠長，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）求磁場運動的速度v0是多大？
（2）現(xiàn)將滑動變阻器接入電路的阻值迅速變?yōu)?Ω，求導體棒穩(wěn)定運動時的速度大小及該過程中安培力的最大功率．
（3）若將滑動變阻器的滑片滑至某處后導體棒穩(wěn)定運動時的速度用符號v表示，此時對應(yīng)電路的總電阻用符號R總表示，請推導速度v隨總電阻R總變化的關(guān)系式，并在圖乙中準確地畫出此情況下的v-R總圖象．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根電阻不計的光滑平行金屬導軌水平固定放置，間距為d =0.5 m，左端連接一個阻值為R=2 W的電阻，右端連接一個阻值為RL=4 W的小燈泡，在矩形區(qū)域CDFE內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間按圖乙所示變化，CE長為x=2 m。在t＝0時刻，一阻值為r=2 W的金屬棒在恒力F作用下由靜止開始從圖示的ab位置沿導軌向右運動，金屬棒從ab運動到EF的過程中，小燈泡的亮度始終沒有發(fā)生變化，求：

(1) 通過小燈泡的電流強度；

(2) 恒力F的大�。�

(3) 金屬棒的質(zhì)量。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2013-2014學年高考物理大二輪復習：電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律的應(yīng)用（解析版） 題型：選擇題

如圖甲所示，兩根電阻忽略不計的導軌平行放置，導軌左端接電阻R1，右端接小燈泡L，導體棒AB垂直于導軌放置，電阻R1、導體棒AB和小燈泡L的電阻均為R(不計燈泡電阻隨溫度的變化)，虛線MN右側(cè)有垂直導軌平面的磁場，當導體棒AB從MN左側(cè)某處勻速向右運動時開始計時，磁感應(yīng)強度隨時間變化如圖乙所示，若導體棒AB從開始運動到穿越磁場的過程中，燈泡的亮度始終不變，則導體棒AB在穿越磁場前后電阻R1上消耗的功率之比是(　　)

　

A．1∶1???????? B．1∶2????? C．1∶3?????????? D．1∶4

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案