题目内容

(12分)如图所示，倾角θ=30°、宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1 T、范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。用平行于导轨、功率恒为6 W的牵引力F牵引一根质量为m=0.2 kg、电阻R=1 Ω的放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)。当ab棒移动2.8 m时，获得稳定速度，在此过程中，克服安培力做功为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦，g取10 m/s2)，求：

(1)ab棒的稳定速度。

(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。

 

【答案】

(1)v=2 m/s  (2)t=1.5 s

【解析】

试题分析：  

当棒速稳定时棒受力平衡。设此时棒速为v。则有：

(1)P=Fv                           ①

F=mgsinθ+F安              ②

F安=BIL                        ③

I=    ④     ε=BLv  ⑤     由①—⑤得到：v2+v-6=0  v=2 m/s(负值舍去)

(2)由动能定理得：WF-W安-mgh=mv2           ⑥            

WF=Pt             ⑦

h=Ssin30°=2.8sin30° m=1.4 m              ⑧

联立得到：t=代入数据得t=1.5 s

考点：考查了导体切割磁感线运动

点评：做此类型的题目需要根据受力分析，结合力的平衡条件，动能定理等解题

 

练习册系列答案
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（满分12分）如图所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一特殊的电子元件，如果将其作用等效成一个电阻，则其阻值与其两端所加的电压成正比，即等效电阻，式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置，金属棒与光滑框架接触良好，离地高为h，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动。其它电阻不计，问：

（1）金属棒运动过程中，流过棒的电流多大？方向如何？

（2）金属棒经过多长时间落到地面？

（3）金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大？

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（满分12分）如图所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一特殊的电子元件，如果将其作用等效成一个电阻，则其阻值与其两端所加的电压成正比，即等效电阻，式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置，金属棒与光滑框架接触良好，离地高为h，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动。其它电阻不计，问：
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 (12分）如图所示，质量为m＝10－8 kg的带电粒子以v0＝2 m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场，已知板长L＝20 cm，板间距离d＝4 cm，当A、B间加电压UAB＝103 V时，带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高)．求：

(1)带电粒子的电性和所带电荷量；

(2)A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？

 

12分）如图所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e．盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m带电粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出．求：

⑴该带电粒子从e孔射出时的速度大小．

⑵该过程中电场力对该带电粒子做的功．

 

（本题12分）如图所示电路，，S断开时，电压表示数为16V，S闭合时，电压表示数为10V，若电压表可视为理想的，则电源电动势和内电阻为多少？

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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