《安培力做功的特点和瞬时冲量》安培力做功的特点和瞬时冲量 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《安培力做功的特点和瞬时冲量》安培力做功的特点和瞬时冲量

1填空题

如图所示，金属棒MN的质量m=5.0×10_kg放在宽度为L=1.0m的两根水平放置的相互平行的导电轨道末端，导电轨道距离地面高h=0.8m，并处于竖直向上的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，另外，图中电源的电动势ε=16V，电容器的电容C=200μF，先将开关K倒向1，当电容器充电结束后将开关倒向2，金属棒突然向右水平运动，已知下落过程中MN沿水平方向运动距离S=8cm，则此时电容器剩余的电压为V．(g取10m•s_)

填空题答案仅供参考

题目答案

6

答案解析

分析：

金属棒下落过程做平抛运动，由平抛运动的规律求出棒获得的初速度．对开关闭合过程，对棒运用动量定理，求得通过棒的电量，得到棒剩余的电量，即可求解．

解答：

解：对于金属棒平抛运动的过程，有：

h=$\frac {1}{2}$gt_，得 t=$\sqrt {}$=$\sqrt {}$=0.4s

平抛运动的初速度 v_0=$\frac {S}{t}$=$\frac {0.08}{0.4}$=0.2m/s

对开关闭合过程，对棒运用动量定理得：

BIL•△t=mv_0

又 q=I△t

解得通过棒的电量 q=$\frac {mv}{BL}$=$\frac {5×10_×0.2}{0.5×1}$C=2×10_C

电容器原来的电量 Q=Cɛ=2×10_×16C=3.2×10_C

则开关闭合后，电容器剩余电量 q′=Q-q=1.2×10_C

剩余的电压 U=$\frac {q′}{C}$=$\frac {1.2×10}{2×10}$V=6V

答：此时电容器剩余的电压是6 V．

点评：

本题的难点是运用动量定理求解通过棒的电量，此短暂过程，不能根据牛顿第二定律求解．

纠错重做

2单选题

如图所示，质量为m的金属棒，电阻为R，搁在光滑导轨的右端，导轨间距为L，距离地面高度为h，处于大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中，并接有电动势为E的电池和，当将开关K从位置1拨至位置2时，金属棒被抛出的水平距离为s，则流过金属棒的电量为(      )

A
△q=$\frac {ms}{BL}$$\sqrt {2gh}$
B
△q=$\frac {E}{R}$$\sqrt {}$
C
△q=$\frac {msE}{BLR}$$\sqrt {}$
D
△q=$\frac {ms}{BL}$$\sqrt {}$

题目答案

D

答案解析

分析：

对于放电过程，运用动量定理和电量公式△q=I△t求解电容器所放的电量．

解答：

解：金属棒平抛运动过程，有：

h=$\frac {1}{2}$gt_

s=v_0t

对于放电过程，由动量定理，有：

BLI△t=mv_0

又△q=I△t

解得电容器的放电量为△q=$\frac {ms}{BL}$$\sqrt {}$

所以选D．

点评：

此题考查动量定理、运动学公式与安培力公式相综合来解电量，并掌握C=$\frac {Q}{U}$．

纠错重做

3单选题

如图所示，表面光滑的平行金属导轨P、Q水平放置，左端与一电动势为E，内阻为r的电源连接，导轨间距为d，电阻不计，导轨上放有两根质量均为m的细棒，棒I为导体，接入电路的电阻为R，棒II为绝缘体，两棒之间用一轻杆相连．导轨所在空间有垂直导轨平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B．(导轨足够长，且不考虑电磁辐射．)从闭合开关S到两棒速度达到v的过程中，电源消耗的总能量是(     )

A
mv_
B
$\frac {2mvE}{Bd}$
C
$\frac {BEdv}{R+r}$
D
$\frac {E_d}{(R+r)v}$

题目答案

B

答案解析

分析：

从闭合开关S到两棒速度达到v的过程中，运用动量定理求解通过棒I的电荷量q．电源消耗的总能量为E_能=qE．

解答：

解：对棒I、棒II整体，由动量定理得：BI′dt=2mvq=I′t

∴q=$\frac {2mv}{Bd}$．

电源消耗的总能量为：E_能=qE=$\frac {2mvE}{Bd}$，所以选B．

点评：

本题是电磁感应与电路知识、力学知识的综合，运用动量定理求电量是常用的方法．

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