5．兩根光滑的金屬導軌平行放置在傾角為θ=30°的絕緣斜面上，兩導軌與地面夾角等于斜面的傾角，導軌底端接有規(guī)格為（6V 1.5W）的小燈泡，導軌自身電阻忽略不計．勻強磁場垂直于斜面向上．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻不計的金屬棒ab由靜止釋放沿導軌下滑，如圖所示．已知兩導軌間的距離L=2m，金屬棒ab下滑過程中始終與導軌接觸良好，導軌足夠長，當金屬棒下滑一段距離后，金屬棒作勻速運動且小燈泡也恰好正常發(fā)光，g取10m/s2．求
①磁感應強度B的大小
②金屬棒的末速度大�。�

分析 金屬棒作勻速運動時小燈泡恰好正常發(fā)光，其電壓和功率達到額定值，由于金屬棒ab的電阻不計，ab棒產(chǎn)生的感應電動勢等于燈泡的電壓，由公式E=BLv可列出方程；
再由安培力公式和平衡條件列出方程，聯(lián)立即可求解．

解答 解：據(jù)題有：ab棒產(chǎn)生的感應電動勢 E=U=6V
則有 E=BLv，代入得：6=B×2×v，①
根據(jù)平衡條件得：mgsinθ=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$ ②
燈泡的電阻為 R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{6}^{2}}{1.5}$=24Ω ③
由①②③聯(lián)立解得 B=1T，v=3m/s
答：
①磁感應強度B的大小是1T．
②金屬棒的末速度大小是3m/s．

點評 本題是電磁感應與力學知識的綜合應用，關鍵是安培力的分析和計算，它是聯(lián)系力學與電磁感應的橋梁．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

15．如圖所示，通電直導線右邊有一個矩形線框，線框平面與直導線共面，若使線框逐漸向左靠近（平動）通電導線，線框左邊緣始終未越過導線，已知直線電流在周圍產(chǎn)生的磁場隨距離增大而減弱，則穿過線框的磁通量將（　�。�
A．逐漸增大B．逐漸減小C．保持不變D．不能確定

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

16．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，電荷量為q、質(zhì)量為m的電子從原點O垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中，電子的速度為v0，方向與x軸正方向成30°角．
（1）畫出粒子在磁場中運動的軌跡；
（2）電子第一次到達x軸所用的時間是多少？
（3）電子到x軸的位置距原點的距離是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．有一靜電場，其電勢隨x坐標的改變而改變，變化的圖線如圖所示．若將一帶負電的粒子（重力不計）從坐標原點O由靜止釋放，粒子沿x軸運動，電場中P、Q兩點的坐標分別為1mm、4mm．下列說法正確的是（　�。�
A．粒子經(jīng)過P點和Q點時，加速度大小相等、方向相反
B．粒子經(jīng)過P點與Q點時，電場力做功的功率相等
C．粒子經(jīng)過P點與Q點時，動能相等
D．粒子在P點的電勢能為正值

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

20．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中：
（1）下面的說法中正確的是BD
A．平衡摩擦力時，吊盤應用細線通過定滑輪系在車上，但吊盤內(nèi)不能放砝碼
B．實驗中應始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砝碼和盤的總質(zhì)量
C．實驗中若用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應的點在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比
D．平衡摩擦力時，若不考慮紙帶對小車的拉力，則不需在小車后面連接紙帶，且實驗中不需再平衡摩擦力
（2）如圖所示是實驗中打點計時器打出的記錄小車做勻加速直線運動的一條紙帶的一部分．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，在紙帶上選定標有A～F六個記數(shù)點，相鄰兩個記數(shù)點之間還有四個點圖上沒有畫出．紙帶旁邊有一根最小刻度為毫米的刻度尺測量記數(shù)點間的距離，刻度尺的零刻度線跟“A”記數(shù)點對齊．（小數(shù)點后保留兩位小數(shù)）

①由圖可讀出記數(shù)點“B”與“C”之間的距離為2.00cm；
②打下記數(shù)點“B”時小車運動的速度為0.16m/s；
③小車的加速度為0.80m/s2．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．假設某行星星繞太陽運行的軌道是圓形，已知萬有引力常量為G，以下能估測行星質(zhì)量的是（　�。�
A．已知該行星的一個衛(wèi)星繞其做圓周運動的線速度和軌道半徑
B．已知該行星的表面重力加速度和行星圍繞太陽運行的軌道半徑
C．已知該行星繞太陽運行的周期和軌道半徑
D．已知該行星的半徑和表面重力加速度

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

17．如圖所示，一木板B放在水平地面上，木塊A放在木板B的上面．木塊A的右端通過彈簧秤固定在直立的墻壁上．用力2F向左拉B，使它以速度v勻速運動，這時木塊靜止，測力計彈簧秤的示數(shù)為F．下面說法正確的是（　　）
A．木板B受到的滑動摩擦力的大小等于F
B．地面受到的滑動摩擦力的大小等于F
C．若木板B以2v的速度運動，木塊A受到的摩擦力大小等于2F
D．若用力4F的力作用在木板上，木塊A所受摩擦力的大小等于2F

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．我國科學考察隊在地球的兩極地區(qū)進行科學觀測時，發(fā)現(xiàn)帶電的太空微粒平行于地面進入兩極區(qū)域上空，受空氣和地磁場的影響分別留下的一段彎曲的軌跡，若垂直地面向下看，粒子在地磁場中的軌跡如圖甲、乙所示，則（　�。�
A．甲、乙兩圖電帶電粒子動能越來越小，是因為洛倫茲力對粒子均做負功
B．圖甲飛人磁場的粒子帶正電，圖乙飛入磁場的粒子帶負電
C．圈甲表示在地球的南極處，圖乙表示在地球的北極處
D．甲、乙兩圖中，帶電粒子受到的洛倫茲力都是越來越大

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

6．如圖所示是選擇密度相同、大小不同的納米粒子的一種裝置，若待選粒子帶正電且電量與其表面積成正比，待選粒子從O1進入小孔時可認為速度為零，加速電場區(qū)域Ⅰ的板間電壓為U，經(jīng)加速后粒子沿虛線通過小孔O2射入正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域Ⅱ，其中磁場的磁感應強度大小為B，左右兩極板間距為d，區(qū)域Ⅱ出口小孔O3與O1、O2在同一線上，若半徑為r0，質(zhì)量為m0、電量為q0的納米粒子剛好能沿直線通過，不計納米粒子重力，則（表面積計算公式S=4πr2，體積計算公式V=$\frac{4π{r}^{3}}{3}$ ）（　�。�
A．區(qū)域Ⅱ的電場強度與磁感應強度大小比值為$\frac{\sqrt{2{q}_{0}U}}{\sqrt{{m}_{0}}}$
B．區(qū)域Ⅱ左右兩極板的電勢差U1=$\frac{Bd\sqrt{{q}_{0}U}}{\sqrt{{m}_{0}}}$
C．若納米粒子半徑r＞r0，則剛進入?yún)^(qū)域Ⅱ的粒子仍將沿直線通過
D．若納米粒子半徑r＞r0，仍沿直線通過區(qū)域Ⅱ，則區(qū)域Ⅱ的電場強度應為原來$\frac{\sqrt{r}}{\sqrt{{r}_{0}}}$倍

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