高三物理解答题中等难度题
(19分)如图(甲)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=37°,导轨电阻不计.磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直于导轨平面向上,长为L=1m的金属杆ab垂直于MN,PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属杆的质量为m1=2kg、电阻为R1=3Ω.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,两板间距离和板长均为d=1m,定值电阻为R2=1Ω.现闭合开关S并将金属杆由静止释放,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求金属杆沿导轨下滑的最大速率vm;
(2)当金属杆稳定下滑时,在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2=3T,在下板的右端C点且非常靠近下板的位置有一质量为m2=6×10-5kg、带电量为q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入磁场,该液滴可视为质点,要使带电液滴能从金属板间射出,则初速度v满足什么条件?
(3)若带电液滴射入的速度恰好使液滴从D点飞出,液滴从C点射入时,再从该磁场区域加一个如图(乙)所示的变化磁场(正方向与B2方向相同,不考虑磁场变化所产生的电场),求该带电液滴从C点射入到运动到D点所经历的时间t.
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(18分)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=30°,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,取g=10m/s2,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)当金属棒稳定匀速下滑时,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处有一质量为m2=3×10-4kg、所带电荷量为q=-1×10-4C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?
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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=30°,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,取g=10m/s2,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处有一质量为m2=3×10-4kg、所带电荷量为q=-1×10-4C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?
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如图甲所示,两根足够长,电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面的夹角为37°,下端接有阻值为1.5Ω的电阻R。虚线MN下侧有与导轨平面垂直、磁感应强度大小为0.4T的匀强磁场。现将金属棒ab从MN上方某处垂直导轨由静止释放,金属棒运动过程中始终与导轨保持良好接触,已知金属棒接入电路的有效阻值为0.5Ω,金属棒运动的速度-时间图像如图乙所示,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g10m/s2,下列判断正确的是
A. 金属棒的质量为0.2kg
B. 0~5s内系统产生的热量为20J
C. 0~5s内通过电阻R的电荷量为5C
D. 金属棒匀速运动时,ab两端的电压为1V
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