题目内容

如图19所示，在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨上端跨接一阻值为R的电阻（导轨电阻不计）。两金属棒a和b的电阻均为R，质量分别为ma=2×10－2Kg和mb=1×10－2Kg，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动。闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v1=10m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b恰好能保持静止，设导轨足够长，取g=10m/s2。

（1）求拉力F的大小；

（2）若将金属棒a固定，让金属棒b自由下滑（开关仍闭合），求b滑行的最大速度v2；

（3）若断开开关，将金属棒a和b都固定，使磁感应强度大小从B随时间均匀增加，经0.1s后磁感应强度增到2B时，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求两金属棒间的距离h。

 

（1）0.4N

（2）5m/s

（3）m

解析:

 

练习册系列答案
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如测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图，设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成为正一价的分子离子，分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ，最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝s3的细线，若测得细线到狭缝s3的距离为d，
（1）导出分子离子的质量m的表达式
（2）根据分子离子的质量数M可以推测有机化合物的结构简式，若某种含C、H和卤素的化合物的M
为48，写出其结构简式
（3）现有某种含C、H和卤素的化合物，测得两个M值，分别为64和66．试说明原因，并写出它们的结构简式．
在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表：
元 素 H C F Cl Br
含量较多的同位互的质量数 1 12 19 35，37 79，81

如图(甲)所示，两水平放置的平行金属板C、D相距很近，上面分别开有小孔O和，水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好，且导轨垂直放在磁感强度为B1＝10 T的匀强磁场中，导轨间距L＝0.50 m，金属棒AB紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动，其速度图象如图(乙)，若规定向右运动速度方向为正方向．从t＝0时刻开始，由C板小孔O处连续不断地以垂直于C板方向飘入质量为m＝3.2×10－21 kg、电量q＝1.6×10－19 C的带正电的粒子(设飘入速度很小，可视为零)．在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场B2＝10 T，MN与D相距d＝10 cm，B1和B2方向如图所示(粒子重力及其相互作用不计)，求

(1)0到4.0 s内哪些时刻从O处飘入的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN？

(2)粒子从边界MN射出来的位置之间最大的距离为多少？

矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直.规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图12-2-19所示.若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列i-t图中正确的是(　　)

图12-2-19

图12-2-20

曾经流行过一种自行车车头灯供电的小型交流发电机，图13-4-18为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定的转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点，与ab边平行，它的一端有一半径ro=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图3所示当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动设线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20 cm2 ，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm（见图13-4-19）现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V?（假设摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）

            

                         

如图(a)所示，两水平放置的平行金属板E、F相距很近，上面分别开有小孔O'、O，水平放置的平行金属 导轨与E、F接触良好，且导轨在磁感强度B1=10 T的匀强磁场中，导轨间距L=0.50 m，金属棒MN紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动。其速度图像如图(b)所示。若规定向右运动速度方向为正方向，从t=0时刻开始，由F板小孔O处连续不断以垂直于F板方向飘入质量为m=3.2×10-21 kg、电量q=1.6×10-19 C的带正电的粒子（设飘入速度很小，可视为零）。在E板外侧有一矩形匀强磁场B2=10T，粒子经加速后从AB边中点与AB成30°夹角垂直进入磁场，AB相距d=10 cm，AD边足够长，B1、B2方向如图(a)所示，求：（粒子重力及其相互作用不计，计算结果保留两位有效数字）
（1）在0～4.0 s时间内哪些时刻发射的粒子能从磁场边界AD边飞出？
（2）粒子从磁场边界AD射出来的范围为多少？

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