【題目】如圖所示,光滑的平行金屬導軌水平放置,電阻不計,導軌間距為L,左側(cè)接一阻值為R的電阻.區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的磁感應強度為B的勻強磁場.質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒MN垂直于導軌放置,并與導軌接觸良好.棒MN在平行于軌道的水平拉力作用下,由靜止開始做加速度為a勻加速度直線運動運動并開始計時,求:

(1)棒位移為s時的速度及此時MN兩端的電壓;
(2)棒運動時間t內(nèi)通過電阻R的電量;
(3)棒在磁場中運動過程中拉力F與時間t的關(guān)系;
(4)若撤去拉力后,棒的速度隨位移s的變化規(guī)律滿足v=v0﹣cs,(c為已知的常數(shù)),撤去拉力后棒在磁場中運動距離為d時恰好靜止,則拉力作用的時間為多少?

【答案】
(1)解:設(shè)棒位移為s時的速度為v1,棒靜止開始勻加速度直線運動,所以有:

v12=2as,

解得:v1=

根據(jù)導體切割磁感應線可得:E=BLv1,

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得:I= ,

所以有:U=IR= R= ;

答:棒位移為s時的速度為 ,此時MN兩端的電壓為 ;


(2)解:根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得:I= = ,

I隨時間均勻變化,所以有:q= t= ;

答:棒運動時間t內(nèi)通過電阻R的電量為 ;


(3)解:t時刻,導體運動速度為:v=at

所以安培力為:

對棒受力分析,由牛頓第二定律得:F=ma

即:F﹣ =ma,

所以拉力與時間關(guān)系為:F= t+ma;

答:棒在磁場中運動過程中拉力F與時間t的關(guān)系為F= t+ma;


(4)解:設(shè)拉力作用的時間為t0,則有:v0=at0

當位移為d時速度v=0代入v=v0﹣cs,

得:t0=

答:拉力作用的時間為


【解析】(1)先根據(jù)勻變速直線運動的位移速度關(guān)系求解速度,根據(jù)導體切割磁感應線產(chǎn)生的感應電動勢和閉合電路的歐姆定律求解MN兩端的電壓;
(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得電流強度,根據(jù)電荷量的經(jīng)驗公式求解電荷量;
(3)根據(jù)勻變速直線運動速度時間關(guān)系求解導體運動速度,再根據(jù)牛頓第二定律求解拉力與時間關(guān)系;
(4)根據(jù)速度時間關(guān)系得到速度大小,當位移為d時速度v=0代入棒的速度隨位移s的變化規(guī)律即可求解.

【考點精析】掌握電磁感應與電路和電磁感應與力學是解答本題的根本,需要知道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(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解;用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向;求回路中電流強度;分析研究導體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);列動力學方程或平衡方程求解.

練習冊系列答案
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【題目】甲、乙、丙、丁四輛小車從同一地點向同一方向運動的情況分別如圖所示,下列說法正確的是( )

A. 甲車做直線運動,乙車做曲線運動

B. 這四輛車均從靜止開始運動

C. 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車在時刻t2相距最遠

D. 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車間的距離先增大后減小

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【題目】如圖為“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置.

(1)將圖中所缺的導線補畫完整.
(2)如果在閉合電鍵時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上電鍵后可能出現(xiàn)的情況有:
a.將A線圈迅速插入B線圈時,靈敏電流計指針將向偏轉(zhuǎn)一下.
b.A線圈插入B線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時,靈敏電流計指針將向偏轉(zhuǎn)一下.

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【題目】用水平拉力F拉著一物體在一水平地面上做勻速直線運動,某時刻起力F隨時間均勻減小,方向不變,物體所受的摩擦力f隨時間變化的圖象如圖中實線所示.則該過程對應的v﹣t圖象是( )

A.
B.
C.
D.

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【題目】甲、乙兩列振幅不等的連續(xù)簡諧橫波在同一繩上相向傳播,t=0時的波形圖如圖所示,則x=0.2cm處質(zhì)點開始振動時的運動方向(選填“﹣y”、“+y”、“可能﹣y或+y”)方向,兩列波相遇區(qū)域(選填“會”、“不會”、“可能會”)發(fā)生干涉現(xiàn)象.

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【題目】“驗證力的平行四邊形定則”實驗如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OBOC為細繩.圖乙顯示的是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖.

1)圖乙中的______是力F1F2的合力的理論數(shù)值;______是力F1F2的合力的實際測量值.

2)除已有的器材(方木板、白紙、細繩套、刻度尺、三角尺、圖釘和鉛筆)外,還必須有____________________

3)本實驗采用的科學方法是______

A.理想實驗法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.物理模型法

4)下面的措施中,哪些是有利于減小誤差,提高實驗的精度_________

A.橡皮條彈性要好,拉力要適當大些

B.兩個分力F1、F2間的夾角要盡量大些

C.拉橡皮條時,橡皮條細繩和彈簧測力計應平行貼近木板

D.拉橡皮條的細繩要細長,描出細繩拉力方向時,要在細繩正下方,稍遠的距離描點

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【題目】如圖所示,物體A的質(zhì)量是B的2倍,中間有一壓縮的彈簧,放在光滑水平面上,由靜止同時放開兩手后的一小段時間后,下列結(jié)論正確的是( )

A.A的速率是B的一半
B.A的動量和B的動量相同
C.A受的力大于B受的力
D.A和B的總動量為零

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【題目】某同學在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中:

(1)為了精確地測出金屬絲的電阻,需用歐姆表對金屬絲的電阻粗測,用多用電表“×1”歐姆擋粗測其電阻示數(shù)如圖甲,則阻值為Ω;
(2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,從圖乙中可以讀出該金屬絲的直徑d=mm.
(3)除刻度尺、電阻為Rx的金屬絲的電阻、螺旋測微器外,實驗室還提供如下器材,為使測量盡量精確,電流表應選(選填“A1”或“A2”)、電壓表應選(選填“V1”或“V2”).
電源E(電動勢為3V、內(nèi)阻約為0.5Ω)
最大阻值為20Ω的滑動變阻器R
電流表A1(量程0.6A、內(nèi)阻約為2Ω)
電流表A2(量程1A、內(nèi)阻約為1Ω)
電壓表V1(量程15V、內(nèi)阻約為3 000Ω)
電壓表V2(量程3.0V、內(nèi)阻約為1 000Ω)
開關(guān)一只、導線若干
(4)在測量Rx阻值時,要求電壓從零開始調(diào)節(jié),并且多次測量,請在圖丙中畫完整測量Rx阻值的電路圖.(圖中務必標出選用的電表、電阻和滑動變阻器的符號).
(5)若用刻度尺測得金屬絲的長度為L,用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d,電流表的讀數(shù)為I,電壓表的讀數(shù)為U,則該金屬絲的電阻率表達式為ρ= . (用L、d、I、U表示)

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【題目】據(jù)新華社電: 中國國產(chǎn)“和諧號”CRH380A新一代高速動車組,在滬杭高鐵從杭州到上海虹橋試運行途中,行程163.5公里,用時30分。最高時速達到416.6公里,再次刷新世界鐵路運營試驗最高速度。這一速度又一次證明中國高鐵已全面領(lǐng)先世界。則以下說法正確的有( 。

A. 列車這次運行通過的路程是163.5公里

B. 列車這次運行通過的位移有可能大于163.5公里

C. 列車這次運行的平均速度大小是416.6km/h

D. 列車這次運行的平均速度一定小于327km/h

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