题目内容

【题目】如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定,轨距为d.空间存在匀强磁场,磁场方向垂直轨道平面向上,磁感应强度为B.P、M间所接阻值为R的电阻.质量为m的金属杆ad水平放置在轨道上,其有效电阻为r.现从静止释放ab,当它沿轨道下滑距离s时,达到最大速度.若轨道足够长且电阻不计,重力加速度为g.求:

(1)金属杆ab运动的最大速度;

(2)金属杆ab运动的加速度为时,电阻R上电功率;

(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功.

【答案】(1)(2)(3)

【解析】

试题(1)当加速度为零时,金属杆的速度达到最大,结合切割产生的感应电动势公式、安培力大小公式、闭合电路欧姆定律和共点力平衡求出金属杆的最大速度.

(2)根据牛顿第二定律,结合安培力大小公式求出电流的大小,从而根据功率的公式求出电阻R上的电功率.

(3)根据动能定理求出金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功.

解:(1)当杆达到最大速度时 F=mgsinθ

安培力F=BId

感应电流

感应电动势E=Bdv

解得最大速度

(2)当ab运动的加速度为时

根据牛顿第二定律

电阻R上的电功率P=I′2R

解得

(3)根据动能定理

解得.

答:(1)金属杆ab运动的最大速度.

(2)金属杆ab运动的加速度为时,电阻R上电功率.

(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功为

练习册系列答案
相关题目

【题目】电子在电场中会受到电场力,电场力会改变电子的运动状态,电场力做功也对应着能量的转化。已知电子的质量为m,电荷量为-e,不计重力及电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。

(1)空间中存在竖直向上的匀强电场,一电子由A点以初速度v0沿水平方向射入电场,轨迹如图1中虚线所示,B点为其轨迹上的一点。已知电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,求:

①电子在由A运动到B的过程中,电场力做的功WAB;

②电子经过B点时,速度方向偏转角θ的余弦值cosθ(速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角)。

(2)电子枪是示波器、电子显微镜等设备的基本组成部分,除了加速电子外,同时对电子束起到会聚的作用。

①电子束会聚的原理如图2所示,假设某一厚度极小的薄层左侧空间中各处电势均为φ1,右侧各处电势均为φ2(φ2>φ1),某电子射入该薄层时,由于只受到法线方向的作用力,其运动方向将向法线方向偏折,偏折前后能量守恒。已知电子入射速度为v1,方向与法线的夹角为θ1,求它射出薄层后的运动方向与法线的夹角θ2的正弦值sinθ2。

②电子枪中某部分静电场的分布如图3所示,图中虚线1、2、3、4表示该电场在某平面内的一簇等势线,等势线形状相对于z轴对称。请判断等势面1和等势面4哪个电势高?对一束平行于z轴入射的电子,请结合能量守恒的观点、力与运动的关系简要分析说明该电场如何起到加速的作用?如何起到会聚的作用?

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网