题目内容

如图所示，M、N是水平放置的很长的平行金属板，两板间有垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场，其磁感应强度大小为B=0.25T，两板间距d=0.4m，在M、N板间右侧部分有两根无阻导线P、Q与阻值为0.3Ω的电阻相连．已知MP和QN间距离相等且等于PQ间距离的一半，一根总电阻为r=0.2Ω均匀金属棒ab在右侧部分紧贴M、N和P、Q无摩擦滑动，忽略一切接触电阻．现有重力不计的带正电荷q=1.6×10-9C的轻质小球以v0=7m/s的水平初速度射入两板间恰能做匀速直线运动，则：
（1）M、N间的电势差应为多少？
（2）若ab棒匀速运动，则其运动速度大小等于多少？方向如何？
（3）维持棒匀速运动的外力为多大？
分析：（1）粒子在两板间恰能做匀速直线运动，所受的电场力与洛仑兹力相等，列式即可求解；
（2）洛仑兹力方向向上，则电场力方向向下，UMN＞0，ab棒应向右做匀速运动，根据欧姆定律、感应电动势公式及电压关系即可求解；
（3）因为只有cd端上有电流，根据安培力公式F=BIL即可求解．
解答：解：（1）粒子在两板间恰能做匀速直线运动，所受的电场力与洛仑兹力相等，即：
Eq=qv0B                             
U
d
q=qv0B                               
所以：U=Bdv=0.7V                   
（2）洛仑兹力方向向上，则电场力方向向下，UMN＞0，ab棒应向右做匀速运动
Ucd=
BLcdv
R+rcd
R                            
U=Uac+Ucd+Uab
即
BLcdv
R+rcd
R+B(Lac+Lab)v=U
解得：v=8m/s                                
（3）因为只有cd端上有电流，受到安培力F=BILcd    
得：F=B
BLcdv
R+rcd
Lcd=
B2Lcd2v
R+rcd
=0.05N       
答：（1）M、N间的电势差应为0.7V；                   
（2）若ab棒匀速运动，则其运动速度大小等于8m/s，方向向右；
（3）维持棒匀速运动的外力为0.05N
点评：粒子在磁场中运动的问题，关键是确定轨迹半径；导体棒导体切割类型，是电磁感应、电路与力学知识的综合，从力和能两个角度研究．
练习册系列答案
相关题目
（选做题）（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分）
A．（选修模块3-3）
如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．
（1）当洗衣缸内水位缓慢升高时，设细管内空气温度不变，
则被封闭的空气
AD
AD

A．分子间的引力和斥力都增大
B．分子的热运动加剧
C．分子的平均动能增大
D．体积变小，压强变大
（2）若密闭的空气可视为理想气体，在上述（1）中空气体积变化的过程中，外界对空气做了
0.6J的功，则空气
放出
放出
（选填“吸收”或“放出”）了
0.6
0.6
J的热量；当洗完衣服缸内
水位迅速降低时，则空气的内能
减小
减小
（选填“增加”或“减小”）．
（3）若密闭的空气体积V=1L，密度ρ=1.29kg/m3，平均摩尔质量M=0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，试估算该气体分子的总个数（结果保留一位有效数字）．
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法正确的是
BC
BC

A．光的偏振现象说明光是纵波
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
（2）如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，波的传播速度v=2m/s，试回答下列问题：
①x=4m处质点的振动函数表达式y=
-5sinπt
-5sinπt
cm；
②x=5m处质点在0～4.5s内通过的路程s=
45
45
cm．
（3）如图2所示，直角三角形ABC为一三棱镜的横截面，
∠A=30°．一束单色光从空气射向BC上的E点，并
偏折到AB上的F点，光线EF平行于底边AC．已
知入射方向与BC的夹角为θ=30°．试通过计算判断光在F点能否发生全反射．
C．（选修模块3-5）
（1）如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是
C
C

A．男孩和木箱组成的系统动量守恒
B．小车与木箱组成的系统动量守恒
C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
（2）若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为
-E
-E
；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为
-
3
4
E
-
3
4
E
（结果均用字母表示）．
（3）在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个612C核，已知612C核的质量为1.99502×10-26kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中的光速c=3×108m/s，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）．
（1）如图所示，a、b是两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射．α＞β，则下列说法正确的是
 

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A．水对光束a的折射率较大
B．水中光束b的速度较小
C．光束a频率较大
D．若从水中射向空气，光束a的临界角比光束b的临界角小
（2）如图是一列向右传播的横波，波速为0.4m/s，M点的横坐标x=10m，图示时刻波传到N点，现从图示时刻开始计时，问：
①经过多长时间，M点第二次到达波谷？
②这段时间里，N点经过的路程为多少？
（选做题）（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分）
A．（选修模块3-3）
如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．
（1）当洗衣缸内水位缓慢升高时，设细管内空气温度不变，
则被封闭的空气______
A．分子间的引力和斥力都增大
B．分子的热运动加剧
C．分子的平均动能增大
D．体积变小，压强变大
（2）若密闭的空气可视为理想气体，在上述（1）中空气体积变化的过程中，外界对空气做了
0.6J的功，则空气______（选填“吸收”或“放出”）了______J的热量；当洗完衣服缸内
水位迅速降低时，则空气的内能______（选填“增加”或“减小”）．
（3）若密闭的空气体积V=1L，密度ρ=1.29kg/m3，平均摩尔质量M=0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，试估算该气体分子的总个数（结果保留一位有效数字）．
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法正确的是______
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
（2）如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，波的传播速度v=2m/s，试回答下列问题：
①x=4m处质点的振动函数表达式y=______cm；
②x=5m处质点在0～4.5s内通过的路程s=______cm．
（3）如图2所示，直角三角形ABC为一三棱镜的横截面，
∠A=30°．一束单色光从空气射向BC上的E点，并
偏折到AB上的F点，光线EF平行于底边AC．已
知入射方向与BC的夹角为θ=30°．试通过计算判断光在F点能否发生全反射．
C．（选修模块3-5）
（1）如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是______
A．男孩和木箱组成的系统动量守恒
B．小车与木箱组成的系统动量守恒
C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
（2）若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为______；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为______（结果均用字母表示）．
（3）在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个612C核，已知612C核的质量为1.99502×10-26kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中的光速c=3×108m/s，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）．
（1）如图所示，a、b是两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射．α＞β，则下列说法正确的是______

A．水对光束a的折射率较大
B．水中光束b的速度较小
C．光束a频率较大
D．若从水中射向空气，光束a的临界角比光束b的临界角小
（2）如图是一列向右传播的横波，波速为0.4m/s，M点的横坐标x=10m，图示时刻波传到N点，现从图示时刻开始计时，问：
①经过多长时间，M点第二次到达波谷？
②这段时间里，N点经过的路程为多少？

［物理——选修3- 4］（15分）

   （1）（5分）如图所示，a、b是两束不同的单色光平行地从空气射入水中，发生折射。α>β，则下列说法正确的是        

              A．水对光束a的折射率较大

              B．水中光束b的速度较小

              C．光束a频率较大

              D．若从水中射向空气，光束a的临界角比光束b的临界角小

   （2）（10分）如图是一列向右传播的横波，波速为0．4m/s，M点的横坐标x=10m，图示时刻波传到N点，现从图示时刻开始计时，问：

①经过多长时间，M点第二次到达波谷？

② 这段时间里，N点经过的路程为多少？

 

 

 

 

 

 

 

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