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如圖（甲）所示，、為平行放置的水平金屬軌道，、為相同半徑，平行放置的豎直半圓形金屬軌道,為切點，P、Q為半圓軌道的最高點，軌道間距，圓軌道半徑，整個裝置左端接有阻值的定值電阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3為等大的長方形區域Ⅰ、Ⅱ，兩區域寬度，兩區域之間的距離；區域Ⅰ內分布著均勻的變化的磁場B1，變化規律如圖（乙）所示，規定豎直向上為B1的正方向；區域Ⅱ內分布著勻強磁場B2，方向豎直向上。兩磁場間的軌道與導體棒CD間的動摩擦因數為，右側的直軌道及半圓形軌道均光滑。質量，電阻的導體棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉動下，從處由靜止開始運動，到達處撤去恒力F，CD棒可勻速地穿過勻強磁場區，并能通過半圓形軌道的最高點PQ處，最后下落在軌道上的位置離的距離。若軌道電阻、空氣阻力不計，運動過程導棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直，g取10 m/s2

求：
（1）水平恒力F的大小；
（2）CD棒在直軌道上運動過程中電阻R上產生的熱量Q；
（3）磁感應強度B2的大小。
（1）F=160N（2）（3）B2=1.25T

試題分析：（1）CD棒在PQ處速度為，則由：
(1分)，    (1分)
設CD棒在勻強磁場區Ⅱ速度為，則(2分)
CD棒在恒力F作用下： (2分)
由①②③得：F=160N  (1分)
(2) 棒在直軌道上運動，產生感應電流時間(1分)
感應電動勢(1分)
(1分)    
 (1分)  
由⑤⑥⑦⑧得 J (1分)
（3）由于CD棒穿過勻強磁場區，此過程無感應電流，設CD棒進入M3N3界后的任一短時間Δt內 (2分)    
且由圖乙可得  (1分)  
由⑩（11）（12）得  B2=1.25T    (1分)
點評：本題綜合運用了動能定理、牛頓第二定律和能量守恒定律，綜合性較強，對學生能力要求較高，關鍵是理清運動過程，選擇合適的定律進行求解．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖，兩個共軸的圓筒形金屬電極，在內筒上均勻分布著平行于軸線的標號1-8的八個狹縫，內筒內半徑為R，在內筒之內有平行于軸線向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在兩極間加恒定電壓，使筒之間的區域內有沿半徑向里的電場。不計粒子重力，整個裝置在真空中，粒子碰到電極時會被電極吸收。

(1)一質量為m1，帶電量為+q1的粒子從緊靠外筒且正對1號縫的S點由靜止出發，進入磁場后到達的第一個狹縫是3號縫，求兩電極間加的電壓U是多少?
(2)另一個粒子質量為m2，帶電量為+q2，也從S點由靜止出發，該粒子經過一段時間后恰好又回到S點，求該粒子在磁場中運動多少時間第一次回到S點。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如右圖所示，實線表示在豎直平面內勻強電場的電場線，電場線與水平方向成α角，水平方向的勻強磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運動，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說法中錯誤的是(　　)
A．液滴一定做勻變速直線運動
B．液滴一定帶正電
C．電場線方向一定斜向上
D．液滴一定做勻速直線運動

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，傾角為37°的光滑絕緣的斜面上放著M=1kg的U型導軌abcd，ab∥cd。另有一質量m=1kg的金屬棒EF平行bc放在導軌上，EF下側有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑。以OO′為界，下部有一垂直于斜面向下的勻強磁場，上部有平行于斜面向下的勻強磁場。兩磁場的磁感應強度均為B=1T，導軌bc段長L=1m。金屬棒EF的電阻R=1.2Ω，其余電阻不計。金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.4，開始時導軌bc邊用細線系在立柱S上，導軌和斜面足夠長。當剪斷細線后，試求：

（1）細線剪短瞬間，導軌abcd運動的加速度；                                              
（2）導軌abcd運動的最大速度；
（3）若導軌從開始運動到最大速度的過程中，流過金屬棒EF的電量q=5C，則在此過程中，系統損失的機械能是多少？（sin37°=0.6）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖，圓柱桶的一個橫截面在xOy平面內，與x軸相切于坐標原點O，圓心為，半徑為，在與y軸成=角的直徑兩端開有小孔和。現在桶內加勻強磁場，磁感應強度為，方向平行于軸線向外，該裝置就是一個離子速度選擇器。離子束以某一入射角從孔射入，取值不同，就有不同速率的離子從孔射出。x軸下方存在方向沿x軸正向的勻強電場，其右邊界上放置一個與y軸平行、間距為的擋板，板上開有小孔（與、、共線），緊靠孔處安放一離子探測器。當離子源S以入射角對準孔發射某種正離子，電場場強大小為時，探測器檢測到有離子射入。不計離子重力和離子間的作用，打在桶壁和擋板上的離子不再反彈。試求：

（1）射入探測器上的離子的比荷（電荷量與質量之比）；
（2）射入探測器上的離子在磁場和電場中運動的時間之比。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

關于點電荷周圍電勢大小的公式為U＝kQ/r，式中常量k＞0，Q為點電荷所帶的電量，r為電場中某點距點電荷的距離．如圖所示，兩個帶電量均為+q的小球B、C，由一根長為L的絕緣細桿連接，并被一根輕質絕緣細線靜止地懸掛在固定的小球A上，C球離地的豎直高度也為L．開始時小球A不帶電，此時細線內的張力為T0；當小球A帶Q1的電量時，細線內的張力減小為T1；當小球A帶Q2的電量時，細線內的張力大于T0．
 
（1）分別指出小球A帶Q1、Q2的電荷時電量的正負；
（2）求小球A分別帶Q1、Q2的電荷時，兩小球B、C整體受到小球A的庫侖力F1與F2大小之比；
（3）當小球A帶Q3的電量時細線恰好斷裂，在此瞬間B、C兩帶電小球的加速度大小為a，求Q3；
（4）在小球A帶Q3（視為已知）電量情況下，若B球最初離A球的距離為L，在細線斷裂到C球著地的過程中，小球A的電場力對B、C兩小球整體做功為多少？（設B、C兩小球在運動過程中沒有發生轉動)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（13分）在如圖所示的平面直角坐標系中，存在一個半徑R＝0.2 m的圓形勻強磁場區域，磁感應強度B＝1.0 T，方向垂直紙面向外，該磁場區域的右邊緣與y坐標軸相切于原點O點．y軸右側存在電場強度大小為E＝1.0×104 N/C的勻強電場，方向沿y軸正方向，電場區域寬度l＝0.1 m．現從坐標為?(－0.2 m，－0.2 m?)的P點發射出質量m＝2.0×10－9 kg、帶電荷量q＝5.0×10－5 C的帶正電粒子，沿y軸正方向射入勻強磁場，速度大小v0＝5.0×103 m/s.（粒子重力不計）．

(1)求該帶電粒子射出電場時的位置坐標；
(2)為了使該帶電粒子能從坐標為(?0.1 m，－0.05 m?)的點回到電場，可在緊鄰電場的右側一正方形區域內加勻強磁場，試求所加勻強磁場的磁感應強度大小和正方形區域的最小面積．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，Oxyz為空間直角坐標系，其中Oy軸正方向豎直向上。在整個空間中存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B�，F有一質量為、電荷量為q（q＞0）的帶電小球從坐標原點O以速度v0沿Ox軸正方向射出，重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計。

（1）若在整個空間加一勻強電場，小球從坐標原點O射出恰好做勻速圓周運動，求所加電場的場強大小，以及小球做勻速圓周運動第一次通過z軸的z坐標；
（2）若改變第（1）問中所加電場的大小和方向，小球從坐標原點O射出恰好沿Ox軸做勻速直線運動，求此時所加勻強電場的場強大��；
（3）若保持第（2）問所加的勻強電場不變而撤去原有的磁場，小球從坐標原點O以速度v0沿Ox軸正方向射出后，將通過A點，已知A點的x軸坐標數值為xA，求小球經過A點時電場力做功的功率。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，兩塊水平放置、相距為的長金屬板接在電壓可調的電源上。兩板之間的右側長度為的區域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為。噴墨打印機的噴口可在兩極板左側上下自由移動，并且從噴口連續不斷噴出質量均為、速度水平且大小相等、帶等量電荷的墨滴。調節電源電壓至，使墨滴在電場的左側區域恰能沿水平方向向右做勻速直線運動。（重力加速度為）

（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；
（2）要使墨滴不從兩板間射出，求墨滴的入射速率應滿足的條件。

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