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如图所示,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道M...

如图所示,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MNPQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MNPQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。

(1)如图所示,若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻,导体棒在水平向右的恒力F的作用下由静止开始运动。求经过一段时间后,导体棒所能达到的最大速度的大小。

(2)如图所示,若轨道左端MP间接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值为R的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动。求经过一段时间后,导体棒所能达到的最大速度的大小。

(3)如图所示,若轨道左端MP间接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平向右的恒力F的作用下从静止开始运动。求导体棒运动过程中的加速度的大小。

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)导体棒切割磁感线达到最大速度时: F=F安 又 E=BLvm , F安=BIL, 解得: (2)导体棒达到最大速度vm时,棒中没有电流. 电源的路端电压 U=BLvm 电源与电阻所在回路的电流 U=IR 联立解得: (3)感应电动势与电容器两极板间的电势差相等 BLv=U,则 电容器所带的电量:Q=CU,则 根据Q=It,可得 根据牛顿定律 联立可知: 点睛:本题从力和能量两个角度分析电磁感应现象,安培力的表达式 是常用的经验公式,要能熟练推导.对于导体棒切割类型,关键要正确分析受力,把握其运动情况和能量转化关系.    
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如图甲所示,在坐标系xOy中,y轴左侧有沿x轴正向的匀强电场,场强大小为Ey轴右侧有如图乙所示,大小和方向周期性变化的匀强磁场,磁感应强度大小B0已知.磁场方向垂直纸面向里为正.t=0时刻,从x轴上的P点无初速度释放一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q(粒子重力不计),粒子第一次在电场中运动的时间与第一次在磁场中运动的时间相等.求:

(1)P点到O点的距离;

(2)粒子经一个周期沿y轴发生的位移;

(3)粒子能否再次经过O点,若不能说明理由.若能,求粒子再次经过O点的时刻;

 

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如图所示,一个质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为300.粒子的重力不计,试求:

(1)粒子在磁场中的运动半径

(2)圆形匀强磁场区域的最小面积.

 

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截面积为0.2m2的100匝圆形线圈A处在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,如图所示,磁感应强度正按=0.01的规律均匀减小,开始时S未闭合。R1=4Ω,R2=6Ω,C=30µF,线圈内阻不计。求:

(1)S闭合后,通过R2的电流大小;

(2)S闭合后一段时间又断开,则S切断后通过R2的电量是多少?

 

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一个电阻为R的长方形线圈abcd沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上,ab=L1bc=L2,如图所示。现突然将线圈翻转1800,使abdc互换位置,用冲击电流计测得导线中流过的电量为Q1,由此可求到该处地磁感强度竖直分量的大小By=___ 。然后维持ad边不动,将线圈绕ad边转动,使之突然竖直,这次测得导线中流过的电量为Q2,则该处地磁场的磁感强度水平分量的大小Bx=________________

 

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如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=k.式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.

设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:

(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”);

(2)n代表导体板单位体积中电子的个数.由静电力和洛伦兹力平衡的条件,求证霍尔系数为k=_____.

 

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