【題目】如圖所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌寬度為d=1m,導(dǎo)軌間接有一個(gè)阻值為R=2Ω的燈泡,一質(zhì)量為m=1Kg的金屬棒跨接在導(dǎo)軌之上,其電阻為r=1Ω,且和導(dǎo)軌始終接觸良好,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下,現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F,使金屬棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng).求:

(1)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,施加的水平恒力為F=10N,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1的大;
(2)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,施加的水平力功率為P=6W,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2的大;
(3)若金屬棒與導(dǎo)軌間是光滑的,施加的水平力功率恒為P=20W,經(jīng)歷t=1s的過(guò)程中燈泡產(chǎn)生的熱量為QR=12J,則此時(shí)金屬棒的速度v3的大。

【答案】
(1)解:金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),

安培力:F安培=BId= ,

由平衡條件得:F=μmg+ ,

代入數(shù)據(jù)解得:v1=6m/s;

答:若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,施加的水平恒力為F=10N,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1的大小為6m/s;


(2)解:金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),

安培力:F安培=BId= ,拉力:F= ,

由平衡條件得: =μmg+ ,

代入數(shù)據(jù)解得:v2=1.5m/s;

答:若金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,施加的水平力功率為P=6W,則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2的大小為1.5m/s;


(3)解:由焦耳定律:Q=I2Rt可知:QR:Qr=R:r=2:1,則:Qr= QR=6J,

由能量守恒定律得:Pt=QR+Qr+ mv32,

代入數(shù)據(jù)解得:v3=2m/s;

答:若金屬棒與導(dǎo)軌間是光滑的,施加的水平力功率恒為P=20W,經(jīng)歷t=1s的過(guò)程中燈泡產(chǎn)生的熱量為QR=12J,則此時(shí)金屬棒的速度v3的大小為2m/s.


【解析】(1)金屬棒到達(dá)穩(wěn)定時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由安培力公式求出安培力,然后由平衡條件求出金屬棒的速度.(2)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng),應(yīng)用安培力公式、平衡條件、功率公式求出穩(wěn)定時(shí)的速度.(3)由能量守恒定律求出金屬棒的速度.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和能量守恒定律的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向;求回路中電流強(qiáng)度;分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解;能量守恒定律:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中,能量的總量保持不變才能正確解答此題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】有A、B兩個(gè)電阻,它們的伏安特性曲線如圖所示,從圖線可以判斷( )

A.電阻A的阻值大于電阻B
B.電阻A的阻值小于電阻B
C.兩電阻串聯(lián)時(shí),電阻A電功率較小
D.兩電阻并聯(lián)時(shí),流過(guò)電阻B的電流強(qiáng)度較大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,工人用繩索拉鑄件,鑄件的質(zhì)量是20kg,鑄件與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.25.工人用80N的力拉動(dòng)鑄件,從靜止開始在水平面上前進(jìn),繩與水平方向的夾角為α=37°.并保持不變,經(jīng)4s后松手.問(wèn)松手后鑄件還能前進(jìn)多遠(yuǎn)?(g=l0m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,由圖可知這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況是( )

A. 質(zhì)點(diǎn)在15 s末開始反向運(yùn)動(dòng)

B. 質(zhì)點(diǎn)在5 s~15 s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為1 m/s2

C. 質(zhì)點(diǎn)在15 s末加速度開始反向

D. 質(zhì)點(diǎn)15 s末離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn),20 s末回到出發(fā)點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,光滑水平面上放置斜面體ABC,AB與BC圓滑連接,AB表面粗糙且水平(長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)),傾斜部分BC表面光滑,與水平面的夾角θ=37°.在斜面體右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個(gè)力傳感器,規(guī)定力傳感器受壓時(shí),其示數(shù)為正值;力傳感器被拉時(shí),其示數(shù)為負(fù)值.一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從斜面體的C點(diǎn)由靜止開始下滑,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,力傳感器記錄到力F和時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求:

(1)斜面體傾斜部分BC的長(zhǎng)度;
(2)滑塊的質(zhì)量.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在xOy平面內(nèi)有足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng).電場(chǎng)方向豎直向上,電場(chǎng)強(qiáng)度E=40N/C,在y軸左側(cè)平面內(nèi)有足夠大的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,15π s后磁場(chǎng)消失,選定磁場(chǎng)垂直紙面向里為正方向.在y軸右側(cè)平面內(nèi)還有方向垂直紙面向外的恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),分布在一個(gè)半徑為r=0.3m的圓形區(qū)域(圖中未畫出),且圓的左側(cè)與y軸相切,磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.8T,t=0時(shí)刻,一質(zhì)量m=8×10﹣4kg、電荷量q=+2×10﹣4C的微粒從x軸上xp=﹣0.8m處的P點(diǎn)以速度v=0.12m/s 向x軸正方向入射.(g取10m/s2

(1)求微粒在第二象限運(yùn)動(dòng)過(guò)程中離x軸、y軸的最大距離.
(2)若微粒穿過(guò)y軸右側(cè)圓形磁場(chǎng)時(shí),速度方向的偏轉(zhuǎn)角度最大,求此圓形磁場(chǎng)的圓心坐標(biāo)(x,y).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一物體靜止在水平地面上,在豎直向上的拉力F的作用下開始向上運(yùn)動(dòng),如圖甲所示.在物體向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系圖象如圖乙所示(空氣阻力不計(jì)),已知曲線上點(diǎn)A處的切線的斜率最大,則( )

A.在x1處物體所受拉力最大
B.在x1x2過(guò)程中,物體的動(dòng)能先增大后減小
C.在x2處物體的速度最大
D.在x1x2過(guò)程中,物體的加速度先增大后減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,與水平面成37°的傾斜軌道AC,其延長(zhǎng)線在D點(diǎn)與半圓軌道相切,軌道半徑R=1m,全部軌道為絕緣材料制成且位于豎直面內(nèi),整個(gè)空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),MN的右側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(C點(diǎn)在MN邊界上).一質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿軌道AC下滑,至C點(diǎn)時(shí)速度為v0= m/s,接著沿直線CD運(yùn)動(dòng)到D處進(jìn)入半圓軌道,進(jìn)入時(shí)無(wú)動(dòng)能損失,且恰好能通過(guò)F點(diǎn),在F點(diǎn)速度vf=4m/s,(不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2 , cos37°=0.8)求:

(1)小球帶何種電荷;
(2)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功.
(3)小球從F點(diǎn)飛出時(shí)磁場(chǎng)同時(shí)消失,小球離開F點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡與直線AC(或延長(zhǎng)線)的交點(diǎn)為G(G點(diǎn)未標(biāo)出),求G點(diǎn)到D點(diǎn)的距離.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題:一輕彈簧一端固定于某一深度為h=0.25m、開口向右的小筒中,如圖(甲)所示.(彈簧的原長(zhǎng)比筒短些),如果本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量出筒外彈簧的長(zhǎng)度l,現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學(xué)通過(guò)改變所掛鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變l,作出F﹣l圖線如圖(乙)所示.

(1)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把彈簧水平放置與彈簧豎直懸掛放置相比較,優(yōu)點(diǎn)在于:
(2)彈簧的勁度系數(shù)為N/m
(3)彈簧的原長(zhǎng)l0=m.

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