题目内容

如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.的电阻,在x≥0处有一与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.一质量m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2m/s的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2、方向与初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好,求:

(1)

电流为零时金属杆所处的位置

(2)

电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向

(3)

保持其他条件不变,而初速度v0取不同值(v0方向如图),求开始时F的方向与初速度v0取值的关系.

答案:
解析:

(1)

解:感应电动势EBlvI

所以I=0时v=0

所以xv02/2a=1m.………………………………………………(4分)

(2)

解:最大电流ImBlv0/RI′=Im/Blv0/R

安培力fIBlB2l2v0/R=0.02N

向右运动时FfmaFmaf=0.18N,方向与x轴正向相反;

向左运动时FfmaFmaf=0.22N,方向与x轴正向相反…………………(6分)

(3)

解:开始时vv0,f=ImBlB2l2v0/RFfmaFmafmaB2l2v0/R

所以当v0maR/B2l2=10m/s时,F>0,方向与x轴正向相反;

v0maR/B2l2=10m/s时,F<0,方向与x轴正向相同.………………………(5分)


练习册系列答案
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Ⅰ学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示.在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,∠AOF=30°,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:
(1)若OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为
3
3

(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大?
P4
P4

(3)若某种液体的折射率为n=2.5,可以用此仪器进行测量吗?
不可以
不可以

Ⅱ如图所示为“双棱镜干涉”实验装置,其中S为单色光源,A为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜,P为光屏.S位于棱镜对称轴上,屏与棱镜底边平行.调节光路,可在光屏上观察到干涉条纹.这是由于光源S发出的光经棱镜作用后,相当于在没有棱镜时,两个分别位于图S1和S2位置的相干光源所发出的光的叠加.(S1和S2的连线与棱镜底边平行)已知S1和S2的位置可由其他实验方法确定,类比“双缝干涉测波长”的实验,可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源S发出的单色光的波长时,需要测量的物理量是
S1与S2间的距离
S1与S2间的距离
S1(或S2)与光屏间的距离
S1(或S2)与光屏间的距离
干涉条纹间距
干涉条纹间距

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