(19分)如图所示,两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对,两个金属板完全相同、且竖直放置,金属杆粗细均匀、且处于水平状态。已知两个金属板所组成的电容器的电
◎ 题目
(19分) 如图所示,两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对,两个金属板完全相同、且竖直放置,金属杆粗细均匀、且处于水平状态。已知两个金属板所组成的电容器的电容为C,两个金属板之间的间距为d,两个金属板和金属杆的总质量为m。整个空间存在一个水平向里的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度为B,磁场方向垂直金属杆,且和金属板平行。现在使整个装置从静止开始在该磁场中释放。重力加速度大小为g。试通过定量计算判断,该装置在磁场中竖直向下做什么运动? |
◎ 答案
装置在磁场中以做匀加速直线运动 |
◎ 解析
试题分析:由题意知:导体棒切割磁感线产生感应电动势,装置下落时,两个金属板分别积聚正、负电荷成为一只带电的平行板电容器,等效为导体棒有感应电流产生,受到安培力的作用,由牛顿第二定律列方程可求解加速度。 设经过时间t时,下落速度为v,电容器的带电荷量为Q,电容器两板之间的电压为U,金属杆切割磁感线产生的感生电动势为E,有: C= ① (2分) E=Bdv ② (2分) U=E ③ (1分) 解得:Q= CBdv ④ (1分) 设在时间间隔(t,t+△t)内流经金属棒的电荷量为△Q,金属棒受到的安培力为F,有: F=Bid ⑤ (2分) i= ⑥ (2分) △Q也是平行板电容器在时间间隔(t,t+△t)内增加的电荷量,由④式得: △Q= CBd△v ⑦ (2分) △v为金属棒的速度变化量,有: a= ⑧ (2分) 对金属棒,有: mg-F=ma ⑨ (2分) 以上联合求解得: ⑩ (2分) 因为加速度a为常数,所以该装置在磁场中做匀加速直线运动 (1分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“(19分)如图所示,两块很薄的金属板之间用金属杆固定起来使其平行正对,两个金属板完全相同、且竖直放置,金属杆粗细均匀、且处于水平状态。已知两个金属板所组成的电容器的电…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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