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        1. 【題目】(20分)電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來研制新武器和航天運載器。電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動勢為E , 電容器的電容為C。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導軌間距為l , 電阻不計。炮彈可視為一質量為m、電阻為R的金屬棒MN , 垂直放在兩導軌間處于靜止狀態(tài),并與導軌良好接觸。首先開關S接1,使電容器完全充電。然后將S接至2,導軌間存在垂直于導軌平面、磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出),MN開始向右加速運動。當MN上的感應電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時,回路中電流為零,MN達到最大速度,之后離開導軌。問:

          (1)磁場的方向;
          (2)MN剛開始運動時加速度a的大。
          (3)MN離開導軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少。

          【答案】
          (1)

          垂直于導軌平面向下。


          (2)

          電容器完全充電后,兩極板間電壓為E,當開關S接2時,電容器放電,設剛放電時流經(jīng)MN的電流為I,有

          MN受到的安培力為F,有

          F=IlB

          由牛頓第二定律有

          F=ma

          聯(lián)立①②③式得


          (3)

          當電容器充電完畢時,設電容器上電量為Q0,有

          Q0=CE

          開關S接2后,MN開始向右加速運動,速度達到最大值vmax時,設MN上的感應電動勢為 ,有

          依題意有

          設在此過程中MN的平均電流為 ,MN上受到的平均安培力為 ,有

          由動量定理,有

          聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得


          【解析】(1)由左手定則判出磁場方向。
          (2)根據(jù)電路知識求得電流,由安培力公式算的安培力,由牛頓第二定律算得加速度。
          (3)當導體棒速度最大時做勻速運動,切割磁感線產(chǎn)生電動勢,此時電容器上電荷不變即剩余電量。根據(jù)動量定理算出導體棒變速運動過程中產(chǎn)生電量,用原來電量減掉該過程中電量即是剩余電量。
          【考點精析】掌握動量定理和電磁感應與電路是解答本題的根本,需要知道動量定理的研究對象可以是單個物體,也可以是物體系統(tǒng).對物體系統(tǒng),只需分析系統(tǒng)受的外力,不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力.系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個系統(tǒng)的總動量;動量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時間變化的力.對于變力,動量定理中的力F應當理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值;用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向;畫等效電路;運用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質,電功率等公式聯(lián)立求解.

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖所示,斜面始終靜止在地面上,物體A質量為2kg,為使A在斜面上靜止,

          (1)若B質量是1.2kg,求A受到的摩擦力
          (2)若B質量是1.0kg,求A受到的摩擦力
          (已知sin37°=0.6,cos37°=0.8 tan37°=0.75 g=10m/s2 . )

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】[物理——選修3–4]
          (1)P、Q是一列沿x軸傳播的簡諧橫波中的兩質點,水平間距為 =40 cm,從某時刻開始計時,兩質點的振動圖象如圖所示,則下列說法中正確的是_______。

          A.P點的振動方程是 (m)
          B.經(jīng)過時間0.03 s,質點P運動到Q位置
          C.這列波遇到5 m的障礙物,也能發(fā)生很明顯的衍射現(xiàn)象
          D.簡諧橫波的傳播速度可能是
          E.簡諧橫波的傳播速度可能是8 m/s
          (2)如圖所示,扇形POQ為透明柱狀介質的橫截面,圓心角∠POQ=60°,半徑為R,一條平行于角平分線ON的單色光由OP面射入介質,經(jīng)OP面折射的光線都相交于M點,其中的折射光線恰好平行于OQ,光速度為c。求

          ①該介質對的折射率是多少?
          ②光從M點傳到N所用的時間

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】在勻強磁場中,一個100匝的閉合矩形金屬線圈,繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動,穿過該線圈的磁通量隨時間按圖示正弦規(guī)律變化。設線圈總電阻為2 Ω,則

          A.t=0時,線圈平面平行于磁感線
          B.t=1 s時,線圈中的電流改變方向
          C.t=1.5 s時,線圈中的感應電動勢最大
          D.一個周期內(nèi),線圈產(chǎn)生的熱量為

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】(16分)如圖所示,物塊AB通過一根輕質不可伸長的細繩連接,跨放在質量不計的光滑定滑輪兩側,質量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時A靜止與水平地面上,B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h=1.8 m(未觸及滑輪)然后由靜止釋放。一段時間后細繩繃直,A、B以大小相等的速度一起運動,之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2。

          (1)B從釋放到細繩繃直時的運動時間t
          (2)A的最大速度v的大;
          (3)初始時B離地面的高度H。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】A、B兩杯水,水中均有花粉微粒在做布朗運動,經(jīng)顯微鏡觀察后,發(fā)現(xiàn)A杯中的布朗運動比B杯中的布朗運動激烈,則下列判斷中,正確的是( 。

          A.布朗運動就是水分子的無規(guī)則熱運動

          B.布朗運動就是花粉微粒內(nèi)分子的熱運動

          C.A杯中的水溫低于B杯中的水溫

          D.條件不足,無法判斷兩杯水溫的高低

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】[物理——選修3–4](15分)
          (1)(5分)如圖,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關于該簡諧波,下列說法正確的是_______(填正確答案標號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)。

          A.波長為2 m
          B.波速為6 m/s
          C.頻率為1.5 Hz
          D.t=1 s時,x=1 m處的質點處于波峰
          E.t=2 s時,x=2 m處的質點經(jīng)過平衡位置
          (2)(10分)如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點是半球的球心,虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5,F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求:

          (i)從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值;
          (ii)距光軸 的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】一個質量為50kg的人站在電梯的地板上,他對電梯地板的壓力大小為600N時,電梯的運動狀態(tài)是( )
          A.勻速上升
          B.以2m/s2的加速度勻加速上升
          C.以2m/s2的加速度勻減速上升
          D.以12m/s2的加速度勻加速上升

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】下列命題正確的是( )
          A.向量 不共線,則 都是非零向量
          B.任意兩個相等的非零向量的始點與終點是一平行四邊形的四個頂點
          C. 共線, 共線,則 也共線
          D.有相同起點的兩個非零向量不平行

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