题目内容
2．如图所示，质量为M=20g的导体棒ab，垂直放在相距为l=0.1m的平行光滑金属轨道上．导轨平面与水平面的夹角为θ=30°，并处于磁感应强度大小为B=2T、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d=10cm的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．
（1）调节Rx=R=1Ω，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v．
（2）若金属棒从静止开始至匀速运动的某一时刻，下落的高度为2m，求这一过程中电阻R上产生的热量．
（3）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m=1g、带电量为+q=10-3C的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx．
分析 （1）棒匀速运动时，受力平衡．由电磁感应定律求电动势E=BLv、闭合电路欧姆定律求电流I=$\frac{E}{R+{R}_{x}}$，由导体棒受力平衡求通过棒的电流I及棒的速率v．
（2）根据焦耳定律求电阻器RX每秒内产生的电热．
（3）带电粒子匀速通过电容器，受力平衡，由平衡条件可得到板间求电压，结合闭合电路欧姆定律求解．
解答 解：（1）当Rx=R棒沿导轨匀速下滑时，
由平衡条件Mgsinθ=BIl
解得$I=\frac{Mgsinθ}{Bl}=0.5A$
感应电动势E=Blv
电流$I=\frac{E}{2R}$
解得$v=\frac{2MgRsinθ}{{{B^2}{l^2}}}=5m/s$
（2）Mgh=$\frac{1}{2}$Mv2+Q总
解得Q总=0.15J
所以QR=$\frac{R{Q}_{总}}{2R}=0.075$J
（3）微粒水平射入金属板间，能匀速通过，
由平衡条件$mg=q\frac{U}{d}$
棒沿导轨匀速，由平衡条件Mgsinθ=BI1l
金属板间电压U=I1Rx
解得${R_x}=\frac{mldB}{Mqsinθ}$=2Ω
答：（1）调节Rx=R=1Ω，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，通过棒的电流I为0.5A，棒的速率v为5m/s．
（2）若金属棒从静止开始至匀速运动的某一时刻，下落的高度为2m，这一过程中电阻R上产生的热量为0.075J．
（3）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m=1g、带电量为+q=10-3C的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，此时的Rx为2Ω．
点评 此题考查了电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的应用，掌握平衡条件，注意粒子在复合场中做匀速运动，受力是平衡条件的，与速度选择器的原理相似．
练习册系列答案
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7．两个相同的金属小球分别带有正、负电荷，固定在一定的距离上，现在把它们相接触后放回原处，则它们之间的库仑力的大小与原来相比将（ ）
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11．已知氢原子的能级图如图所示，则下列有关处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（ ）
| A． | 一个具有Ek0=13.60eV动态，处于基态的氢原子和一个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，可能跃迁到n=2能级的第一激发态 | |
| B． | 一个具有Ek0=13.60eV动态，处于基态的氢原子与一个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，原子不可能跃迁到其他激发态 | |
| C． | 用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子能跃迁到n=2能级的轨道上去 | |
| D． | 用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子不能跃迁到其他轨道上去 | |
| E． | 用动能为12.3eV的电子去射向一群处于基态的氢原子，氢原子受电子照射后，原子能跃迁到n=2能级的轨道上去 |
12．
2009年是中华人民共和国成立60周年，某中学物理兴趣小组用空心透明塑料管制作了如图所示的竖直“60”造型．两个“0”字型的半径均为R．让一质量为m、直径略小于管径的光滑小球从入口4A
A处射入，依次经过图中的B、C、D三点，最后从E点飞出．已知BC是“0”字型的一条直径，D点是该造型最左侧的一点，当地的重力加速度为g，不计一切阻力，则小球在整个运动过程中（ ）
2009年是中华人民共和国成立60周年，某中学物理兴趣小组用空心透明塑料管制作了如图所示的竖直“60”造型．两个“0”字型的半径均为R．让一质量为m、直径略小于管径的光滑小球从入口4AA处射入，依次经过图中的B、C、D三点，最后从E点飞出．已知BC是“0”字型的一条直径，D点是该造型最左侧的一点，当地的重力加速度为g，不计一切阻力，则小球在整个运动过程中（ ）
| A． | 在B、C、D三点中，距A点位移最大的是B点，路程最大的是D点 | |
| B． | 若小球在C点对管壁的作用力恰好为零，则在B点小球对管壁的压力大小为6mg | |
| C． | 在B、C、D三点中，瞬时速率最大的是D点，最小的是C点 | |
| D． | 小球在D点所受的合力提供向心力 |