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7.如圖所示,水平放置的電容器與滑動變阻器Rx并聯(lián),然后與阻值為R0的定值電阻以及間距為s的足夠長的光滑固定傾斜導軌相連接,導軌處于勻強磁場之中,磁場方向垂直于導軌平面向上.將滑動變阻器Rx的阻值調(diào)到等于定值電阻的阻值R0,然后將導體棒自導軌上端由靜止釋放,待速度穩(wěn)定后,從電容器左端中點沿兩極板中線以水平速度v0射入的電子恰能從極板邊緣離開電場.已知磁場的磁感應強度為B,電子的質(zhì)量為m(重力忽略不計)、電荷量為q.電容器兩板間距為d、板長為L,金屬導軌與水平面夾角為θ,導體棒的電阻為R0,重力加速度為g.則:
(1)電子從哪個極板離開電場?
(2)求導體棒的質(zhì)量M以及導體棒穩(wěn)定時的速度vl

分析 (1)根據(jù)右手定則判斷感應電流的方向,得到電容器中的電場方向,判斷電子受電場力的方向;
(2)由電磁感應定律求電動勢E=BLv、閉合電路歐姆定律求電流I=ER,由導體棒受力平衡求速度,由帶電粒子的勻速通過電容器求電壓,結(jié)合閉合電路求速度.

解答 解:(1)由右手定則可知,導體棒a端為等效電源正極,則電容器下極板為正,電子向下偏轉(zhuǎn)從下極板離開電場;
(2)電子做類似平拋運動,豎直方向上:a=qUmd,\fracbdo7ls72=12at2;
水平方向上:t=Lv0;
聯(lián)立可得:U=md2v20qL2,
導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為:E=3IR0=3md2v20qL2,
又有E=Bsv1,
聯(lián)立解得:v1=3md2v20qL2Bs
速度穩(wěn)定時,導體棒受力平衡,則:Mgsinθ=BIl,
解得:M=Bmd2v20sqL2R0gsinθ;
答:(1)電子從下極板離開電場;
(2)導體棒的質(zhì)量M為Bmd2v20sqL2R0gsinθ,導體棒穩(wěn)定時的速度vl3md2v20qL2Bs

點評 本題是力電綜合問題,關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)、知道導體棒受力平衡、電子做類似平拋運動,要根據(jù)平衡條件、類平拋運動的分運動公式、閉合電路歐姆定律和法拉第電磁感應定律列式求解,較難.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.為了鍛煉身體,小明利用所學物理知識設計了一個電子拉力計,如圖所示是原理圖.輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計,P與R1間的摩擦不計),彈簧勁度系數(shù)為100N/cm.定值電阻R0=10Ω,ab是一根長為10cm的均勻電阻絲,阻值R1=25Ω,電源輸出電壓恒為U=6V,理想電流表的量程為0~0.6A.當拉環(huán)不受力時,滑片P處于a端.下列關(guān)于這個電路的說法正確的是(不計電源內(nèi)阻)(  )
A.小明在電路中連入R0的目的是保護電路
B.當拉環(huán)不受力時,閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1A
C.當電流表指針指在0.3A處時,拉力為600N
D.當拉力為200N時,電流表指針指在0.2A處

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.某電容式話筒的原理示意圖如圖所示,E為電源,R為電阻,薄片P和Q為兩相互絕緣的金屬極板.當對著話筒說話時,P振動而Q可視為不動,在P、Q間距增大過程中(  )
A.P、Q兩板構(gòu)成電容器的電容增大B.P板電荷量增大
C.M點的電勢比N點低D.M點的電勢比N點高

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.圖甲為豎直固定在水平面上的輕彈簧,t=0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點,然后又被彈簧彈起離開彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復.通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出此過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示,不計空氣阻力,則(  )
A.t1時刻小球的動能最大
B.t2時刻小球的加速度最大
C.t3時刻彈簧的彈性勢能為零
D.圖乙中圖線所圍面積在數(shù)值上等于小球動量的變化量

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示,等腰梯形線框從位于勻強磁場上方一定高度處自由下落,線框一直加速運動,直到導線框一半進入磁場時,導線框開始做勻速運動,已知磁場上邊界水平,導線框下落過程兩平行邊始終豎直,左平行邊長為a,右平行邊為2a,從導線框剛進入磁場開始,下列判斷正確的是( �。�
A.在0~a2這段位移內(nèi),導線框可能做勻加速運動
B.3a2~2a這段位移內(nèi),導線框做加速運動
C.a23a2這段位移內(nèi),導線框減少的重力勢能最終全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.在0~a2這段位移內(nèi),導線框克服安培力做功小于3a2~2a這段位移內(nèi)導線框克服安培力做功

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.A物體從甲地開始以4m/s的速度勻速運動,A開始運動后1s,在他后方距甲地8m遠的乙地,有一物體B從靜止開始以2m/s2的加速度追趕A物體.求:
①B經(jīng)多長時間追上A物體;
②B追上A時離甲地多遠.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.有一電子器件,當其兩端電壓高于100V時則導電,等于或低于100V時則不導電,若把這個電子器件接到“100V  100Hz”的正弦交流電源上,這個電子器件將( �。�
A.不導電B.每次導電時間為0.005s
C.每秒鐘導電100次D.每秒鐘導電200次

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.靜止在湖面上的小船中有兩人分別向相反方向以相對于河岸相等的速率水平拋出質(zhì)量相同的小球,先將甲球向左拋,后將乙球向右拋.水對船的阻力忽略不計,則下列說法正確的是( �。�
A.拋出的過程中,人給甲球的沖量等于人給乙球的沖量
B.拋出的過程中,人對甲球做的功大于人對乙球做的功
C.兩球拋出后,船向左以一定速度運動
D.兩球拋出后,船向右以一定速度運動

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.如圖所示,甲、乙兩個衛(wèi)星圍繞著地球運行,其中甲衛(wèi)星處于半徑為r2的圓軌道上,乙衛(wèi)星處于近地點和遠地點分別為A、B兩點的橢圓軌道上.衛(wèi)星甲的周期為T0,衛(wèi)星乙的周期為T、它從A運動到B的時間為t,已知地球半徑為rl.則下列結(jié)論正確的是( �。�
A.T=T02r1+r222r23
B.t=T04r1+r232r23
C.衛(wèi)星甲在B點的速度大于衛(wèi)星乙在B點時的速度
D.衛(wèi)星乙在橢圓軌道上由A運動到B的過程中機械能減少

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