题目内容


如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。

⑴求导体棒所达到的恒定速度v2

⑵为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?

⑶导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?

⑷若t=0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其vt关系如图(b)所示,已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

 



解:⑴EBLv1v2

IE/R

速度恒定时有:

可得:

⑷因为

导体棒要做匀加速运动,必有v1v2为常数,设为Dv,则:

则:

可解得:


练习册系列答案
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图3-(甲)是证实玻尔关于原子内部能量量子化的一种实验装置的示意图,从电子枪A射出的电子进入充有氦气的容器B中,在O点与氦原子核碰撞后进入速度选择器C,而氦原予则由低能级被激发到高能级.速度选择器C由两个同心圆弧电极P1P2组成,电极间场强方向沿半径方向.当两极间加电压U时,只允许具有确定能量的电子通过,并进入检测装置D,由检测装置D测出电了产生的电流I.改变电压,同时测出I的数值,就可以确定碰撞后进入速度选择器的电子能量分布.为研究方便:①忽略电子重力;②设电子与原子碰撞前原子静止,原子质量比电子大得多,碰撞后原子虽被稍微移动但仍可忽略电子的这一能量损失,即假设碰撞后原子仍不动;③当电子与原子做弹性碰撞时,电子损失的动能传给原子,使原子内部能量增加.

⑴设速度选择器两端电压为UV时,允许通过的电子动能为EleV.试写出EleV与UV的关系式.设通过速度选择器的电子轨迹半径r=2m,电极P1P2的间隔d=0.1m,两极间场强的大小处处相等.

⑵如果电子枪射出的电予动能Ek=50eV,改变P1P2之间的电压U,测得电流I,得到UI图线如图3-(乙)所示.图线表明当电压U分别为5.00V、2.88V、2.72V、2.64V时,电流出现峰值.试说明U=5.00V与U=2.88V时,电子和氦原子碰撞时电子能量的变化情况.求出氦原子三个激发态的能级En,设基态能量E1=0。                                   图3

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