高三物理解答题中等难度题
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如图15所示,光滑的平行导轨P、Q相距l=1m,处在同一水平面中,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d =10mm,定值电阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,导轨电阻不计,磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开,金属棒电阻也不计)时,电容器两极板之间质量m=1×10-14kg,带电荷量q = -1×10-15C的粒子恰好静止不动;当S闭合时,粒子以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动,取g=10m/s2,求:
(1)金属棒ab运动的速度多大?电阻多大?
(2)S闭合后,使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大?
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在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距L=1m,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的平行板电容器两极板M、N间距离d=10mm,定值电阻R1=R2=12Ω,R3=2Ω,金属棒ab电阻r=2Ω,其它电阻不计.磁感应强度B=1T的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间,质量m=1×10﹣14kg,带电量q=﹣1×10﹣14C的微粒恰好静止不动.取g=10m/s2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好.且运动速度保持恒定.试求:
(1)匀强磁场的方向;
(2)ab两端的路端电压;
(3)金属棒ab运动的速度.
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如图所示,电阻不计的两光滑平行金属导轨相距L=1m,PM、QN部分水平放置在绝缘桌面上,半径a=0.9m的光滑金属半圆导轨处在竖直平面内,且分别在M、N处平滑相切, PQ左端与R=2Ω的电阻连接.一质量为m=1kg、电阻r=1Ω的金属棒放在导轨上的PQ处并与两导轨始终垂直.整个装置处于磁感应强度大小B=1T、方向竖直向上的匀强磁场中,g取10m/s2.求:
(1)若金属棒以v=3m/s速度在水平轨道上向右匀速运动,求该过程中棒受到的安培力大小;
(2)若金属棒恰好能通过轨道最高点CD处,求棒通过CD处时棒两端的电压;
(3)设LPM=LQN=3m,若金属棒从PQ处以3m/s匀速率沿着轨道运动,且棒沿半圆轨道部分运动时,回路中产生随时间按余弦规律变化的感应电流,求棒从PQ运动到CD的过程中,电路中产生的焦耳热.
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如图所示,电阻不计的两光滑平行金属导轨相距L=1m,PM、QN部分水平放置在绝缘桌面上,半径a=0.4m的金属半圆导轨处在竖直平面内,两部分分别在M、N处相切,PQ左端与R=2Ω的电阻连接。一质量为m=1kg、电阻r=1Ω的金属棒放在导轨上的PQ处,始终与导轨垂直且接触良好。整个装置处于磁感应强度大小B=1T、方向竖直向上的匀强磁场中,g取10m/s2。
⑴若导体棒以v=3m/s在水平轨道上向右匀速运动,求导体棒受到的安培力的大小和方向;
⑵若导体棒恰好能通过轨道最高点CD处,求导体棒通过CD处时电阻R上的电功率;
⑶若导体棒从MN处以3m/s的恒定速率沿着半圆轨道运动,产生交变电流,写出导体棒从MN运动到CD的过程中,产生的电流随时间变化的表达式(以导体棒在MN处为t=0时刻)及电阻R中产生的焦耳热。
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如图所示,固定在同一水平面内的两平行长直金属导轨,间距为1m,其左端用导线接有两个阻值为4Ω的电阻,整个装置处在竖直向上、大小为2T的匀强磁场中。一质量为2kg的导体杆MN垂直于导轨放置,已知杆接入电路的电阻为2Ω,杆与导轨之间的动摩擦因数为0. 5。对杆施加水平向右、大小为20N的拉力,杆从静止开始沿导轨运动,杆与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度g=10m/s2。则
A. M点的电势高于N点
B. 杆运动的最大速度是10m/s
C. 杆上产生的焦耳热与两电阻产生焦耳热的和相等
D. 当杆达到最大速度时,MN两点间的电势差大小为20V
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