如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角α=0°,导轨电阻不计.磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=1m的金属棒ab垂直
◎ 题目
如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角α=0°,导轨电阻不计.磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m1=2kg、电阻为R1=1Ω.两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离和板长均为d=0.5m,定值电阻为R2=3Ω,现闭合开关S并将金属棒由静止释放,重力加速度为g=10m/s2,试求: (1)金属棒下滑的最大速度为多大? (2)当金属棒下滑达到稳定状态时,整个电路消耗的电功率P为多少? (3)当金属棒稳定下滑时,在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2=3T,在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m2=3×10-4 kg、带电量为q=-1×10-4 C的液滴以初速度v水平向左射入两板间,该液滴可视为质点.要使带电粒子能从金属板间射出,初速度v应满足什么条件? |
◎ 答案
解析:(1)当金属棒匀速运动时速度最大,设最大速度为vm 则有:m1gsin α-F安=0 F安=ILB1,I=
所以 解得最大速度:vm=10 m/s (2)电路的电动势:E=BLV,I=
整个电路消耗的电功率:P=I2 R, 所以:P=100 W (3)金属棒匀速运动时,两板间电压U=IR2=15V, 由题意知液滴在两板间有:m2g=q
所以该液滴在两平行金属板间做匀速圆周运动, 当液滴恰从上板左端边缘射出时: r1=d=
所以:v1=0.5 m/s; 当液滴恰从上板右侧边缘射出时:r2=
所以v2=0.25 m/s 初速度v应满足的条件是:v≥0.5 m/s或v≤0.25 m/s. 答:(1)金属棒最终的速度为10 m/s (2)R2上消耗的电功率P为100 W (3)初速度v应满足的条件是:v≥0.5 m/s或v≤0.25 m/s. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角α=0°,导轨电阻不计.磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=1m的金属棒ab垂直…”主要考查了你对 【向心力】,【牛顿第二定律】,【闭合电路欧姆定律】,【带电粒子在匀强磁场中的运动】,【导体切割磁感线时的感应电动势】 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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下一篇:如图所示,两平行金属板A、B长度l=0.8m,间距d=0.6m.直流电源E能提供的最大电压为9×105V,位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射比荷为q/m=l×107C/kg、重力
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