【題目】如圖所示、、為四條平行金屬軌道,都處在水平面內(nèi),、間距2L,、間距L,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的有界勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里,邊界與軌道垂直。ab、cd兩段軌道在磁場區(qū)域正中間,到磁場左右邊界距離均為s,軌道電阻不計且光滑,之間接一阻值R的定值電阻.現(xiàn)用水平向右的力拉著質(zhì)量為m、長為2L的規(guī)則均勻金屬桿從磁場左側(cè)某處由靜止開始向右運(yùn)動,金屬桿的電阻與其長度成正比金屬桿與軌道接觸良好,運(yùn)動過程中不轉(zhuǎn)動,忽略與abcd重合的短暫時間內(nèi)速度的變化.

(1)證明若拉力為恒力無論金屬桿的內(nèi)阻r為多少,都不能使金屬桿保持勻速通過整個磁場.

(2)若金屬桿內(nèi)阻,使金屬桿進(jìn)入磁場后做勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)金屬桿到達(dá)磁場右邊界時,整個回路通過的電量為多少?

(3)若金屬桿內(nèi)阻,通過改變拉力的大小,使金屬桿從磁場左側(cè)某處從靜止開始出發(fā),保持勻加速運(yùn)動到達(dá)磁場右邊界已知金屬桿即將到達(dá)ab、cd位置時拉力的大小已在圖中標(biāo)出,試定性畫出拉力大小隨時間的變化關(guān)系圖。(不需要標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)的具體坐標(biāo),但圖象應(yīng)體現(xiàn)各段過程的差異。)

【答案】(1)見解析(2) (3)

【解析】

(1)當(dāng)金屬桿在ab、cd左側(cè)時,安培力

當(dāng)金屬桿在abcd右側(cè)時,安培力

若拉力為恒力且始終勻速經(jīng)過,則有

無解。(或得到則拉力不可能為恒力)故若拉力為恒力,無論金屬桿的內(nèi)阻r為多少都不能使金屬桿保持勻速通過整個磁場。

(2)穿越過程產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢和平均電流分別為

通過截面電量

ab、cd左側(cè)時

ab、cd右側(cè)時

所以總電量

(3)在磁場外拉力恒定,保持勻加速,ab、cd左側(cè)時滿足

故有

ab、cd右側(cè)時,滿足

故有

比較兩個表達(dá)式可以知道,進(jìn)入ab、cd右側(cè)后,直線斜率將減小,又因?yàn)樵?/span>ab、cd左側(cè)運(yùn)動時間大于在abcd右側(cè)運(yùn)動時間,所以出磁場瞬間肯定比小,故拉力大小隨時間的變化關(guān)系圖如下圖所示

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,導(dǎo)熱性能極好的汽缸,高為l,開口向上固定在水平面上,距缸底0.8l處有兩個支架,汽缸中有橫截面積為S、質(zhì)量為的光滑活塞,活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi),初始狀態(tài)外界溫度為T0、缸體內(nèi)氣體和大氣壓均為p0,大氣壓強(qiáng)保持不變,汽缸和活塞的厚度均可忽略不計,重力加速度為g,緩慢加熱氣體使活塞緩慢上升到缸口,整個過程中氣體吸收的熱量為Q,求:

1)溫度多高時活塞對支架壓力恰好為零;

2)溫度多高時活塞上升到汽缸頂部;

3)整個過程中氣體內(nèi)能的增加量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用半徑均為r的小球1和小球2做碰撞驗(yàn)證動量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,斜槽與水平槽圓滑連接。安裝固定好實(shí)驗(yàn)裝置,豎直擋板上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,用夾子固定住,小球圓心與O點(diǎn)位置等高。接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由_____靜止一定初速度)滾下,并落在豎直擋板上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置P

步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1A點(diǎn)由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置N、M;

步驟3:用毫米刻度尺測得O點(diǎn)與M、PN三點(diǎn)的豎直方向的距離分別為h1、h2、h3。

1)設(shè)球1和球2的質(zhì)量m1、m2,則關(guān)于步驟2中的說法,正確的是_____

A.球1、球2的落點(diǎn)分別是N、M

B.球1、球2的落點(diǎn)分別是M、N

C.如果兩球質(zhì)量相等,則球2的落點(diǎn)介于ON之間

D.球1的質(zhì)量應(yīng)該大于球2的質(zhì)量

2)當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式_____(可以用(2)問中物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,A、B分別是甲、乙兩球從同一地點(diǎn)沿同一直線運(yùn)動的vt圖象,根據(jù)圖象可以判斷出( )

A.t4 s時,甲球的加速度大于乙球的加速度

B.t4.4s時,兩球相距最遠(yuǎn)

C.t6 s時,甲球的速率小于乙球的速率

D.t8 s時,兩球相遇

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】“用DIS測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路如圖a.所示,其中R1為定值電阻,R為滑動變阻器。

(1)下列關(guān)于圖a.電路的說法中正確的有_____

A.甲為電壓傳感器,R的作用是保護(hù)電路

B.甲為電壓傳感器,R1的作用是保護(hù)電路

C.乙為電壓傳感器,R的作用是保護(hù)電路

D.乙為電壓傳感器,R1的作用是保護(hù)電路

(2)實(shí)驗(yàn)測得電池①的路端電壓U與電流I的擬合曲線如圖b.中①圖線所示,由此得到電池①的電源電動勢E1=_______V,內(nèi)阻r1=______Ω;

(3)改用電池②,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)方法,得到圖b.中的圖線②。用阻值相同的兩個定值電阻分別與電池①及電池②連接,兩電池的輸出功率相等,則這兩個定值電阻的阻值為________Ω,電池①和電池②的效率η1______η2(選填“>”“=”或“<”)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某物體做勻變速直線運(yùn)動,初速度為6m/s,經(jīng)過2s后,速度大小仍為6m/s,方向與初速度方向相反,則在這2s內(nèi),該物體(

A.加速度為 0;平均速度為6m/s

B.加速度大小為6m/s2 ,與初速度同向;平均速度為 0

C.加速度大小為6m/s2 ,與初速度反向;平均速度為 0

D.加速度大小為6m/s2 ,平均速度為6 m/s,二者都與初速度反向

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】t= 0時,將小球b從地面以一定的初速度豎直上拋,t = 0.3s時,將小球a從地面上方某 處靜止釋放,最終兩球同時落地。a、b0~0.6s內(nèi)的vt圖像如圖所示。不計空氣阻力,重力加速度取10m/s2,下列說法正確的是(

A.小球b拋出時的速率為6m/s

B.小球a釋放的高度為0.45m

C.t= 0.6s時,ab之間的高度差為 2.25m

D.t=0.3s時刻開始到落地,a相對b做勻速直線運(yùn)動

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,AOB為扇形玻璃磚,一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn),入射光線與AO面的夾角為,折射光線平行于BO邊,圓弧的半徑為R,C點(diǎn)到BO面的距離為,ADBO,∠DAO,光在空氣中的傳播速度為c,求:

①玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上射出時的折射角;

②光在玻璃磚中傳播的時間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,物體A.B的質(zhì)量分別為mA=10 kg.mB=20 kg,AB.B與水平桌面間的動摩擦因數(shù)都等于0.3,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)用水平力F=80 N向右拉輕滑輪時,BA的摩擦力和桌面對B的摩擦力為多大?(g 10 m/s2)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案