- 闭合电路的欧姆定律
- 共246题
如图10所示, 金属棒a从高为h处自静止起沿光滑的弧形导轨下滑，进入光滑导轨的水平部分，导轨的水平部分处于竖直向下的匀强磁场中，在水平部分原先静止有另一根金属棒b，两根棒的质量关系是ma=2mb=2m，整个水平导轨足够长并处于广阔的匀强磁场中。
⑴当金属棒a刚进入磁场的瞬间，两棒的加速度大小之比是多少?
⑵设两金属棒的总电阻为R，当金属棒a刚进入磁场的瞬间，回路中的感应电流是多大？
⑶假设金属棒a始终没跟金属棒b相碰，则两棒的最终速度各多大?
⑷上述整个过程中两根金属棒和导轨所组成的回路中消耗的电能是多少?
正确答案
见解析。
解析
⑴因为两棒所受安培力大小相等方向相反，由牛顿第二定律可得
⑵a从高h处下滑到底端时的速度设为v0
由机械能守恒得：
棒a产生感应电动势为E=BLv0=BL
⑶a做加速运动，b做减速运动，直到两棒的速度相同，回路中感应电流为零，两棒的运动达到稳定，设此时的速度为v，在水平轨道，安培力大小相等，方向相反，所以系统动量守恒。
⑷设回路消耗的总的电能为W，由能量守恒得
知识点
如图所示，R1=R2=40Ω，R,3=25Ω，电源的内电阻r=5Ω，AB是一个电容器，电容器板间距是d=8cm，板长为L=8cm，电容器间有一垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。当开关闭合时，电容间有一电量q=8×10-4C，质量为m=8.0×-8kg的带正电的粒子能向右以500m/s匀速穿过这个区域，忽略重力影响。
⑴判断磁场的具体方向；
⑵求电源电动势；
⑶若断开开关S，带电粒子从左边中间射入，试判断该粒子能否射出该区域？若能射出该区域，求它射出该区域时，带电粒子的侧向位移及偏角。
正确答案
见解析。
解析
⑴若粒子带正电，则它所受的电场力向下，而洛伦兹力必然向上，由左手定则可以判断该区域的磁场方向垂直纸面向里。(2分)
⑵带电粒子在电场中所受的电场力为F=qE (1分) ①，板间的电场强度：
洛伦兹力f=qvB (1分)②，两力平衡，则有F=f (1分) ③
联立解得：U=dvB=8×10-2×500×0.5V=20V (1分)④
电路中的电流为：
而R1、R1并联的总电阻为R12=20Ω，则电源电动势为：
ε=I(R12+r)+U=0.8×(20+5)+20=40(V) (2分)
⑶当断开开关时，AB间的电场消失，带电粒子在洛伦兹力作用下
发生偏转的情况如图所示
洛伦兹力提供向心力：
则半径为：
则：侧向位移为：
偏角的正弦值为：
知识点
如图所示，R1＝5Ω，R2阻值未知，灯EL标有“3V 3W”字样，R3是最大电阻是6Ω的滑动变阻器。P为滑片，电流表内阻不计，灯EL电阻不变，当P滑到A时，灯EL正常发光；当P滑到B时，电源的输出功率为20W，则电源电动势为 V；当P滑到变阻器中点G时，电源内电路损耗功率为 W。
正确答案
12，2.56
解析
略
知识点
下列四个电路中（各表均视为理想表），如果改变滑动变阻器阻值大小，能观察到电压表和电流表读数同时变大的图是：
A
B
C
D
正确答案
解析
略
知识点
如图甲所示，在圆形线框的区域内存在匀强[磁场，开始时磁场垂直于纸面向里，若磁场的磁感应强度B按照图乙所示规律变化，则线框中的感应电流I （取逆时针方向为正方向）随时间t的变化图线是：
A
B
C
D
正确答案
解析
略
知识点
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