(10分)兩根平行金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置,與水平面夾角為37°,相距d=0.5 m,a、b間接一個(gè)電阻為R=1.5 Ω.在導(dǎo)軌上c、d兩點(diǎn)處放一根質(zhì)量m=0.05 kg的金屬棒,bc長L=1 m,金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間電阻r=0.5 Ω, 金屬棒被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的木樁頂住而不會(huì)下滑,如圖甲所示.在金屬導(dǎo)軌區(qū)域加一個(gè)垂直導(dǎo)軌斜向下的勻強(qiáng)磁場,磁場隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示.重力加速度g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

(1)0~1.0 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大。
(2)t=0時(shí)刻,金屬棒所受的安培力大小;
(3)在磁場變化的全過程中,若金屬棒始終沒有離開木樁而上升,則圖乙中t0的最大值;
(4)通過計(jì)算在圖中畫出0~t0max內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時(shí)間的變化圖象.

(1) 0.4 V  (2) 0.02 N (3) t0max=6 s (4)如圖所示

解析試題分析:(1)讀題圖可知: T/s=0.8 T/s
εLd=0.8×1×0.5 V=0.4 V
(2)IA=0.2 A
F0=B0Id=0.2×0.2×0.5 N=0.02 N
(3)此時(shí)金屬棒對木樁的壓力為零,最大靜摩擦力沿斜面向下,此時(shí)沿傾斜導(dǎo)軌方向上合外力為零
F=B(t)Id=(0.2+0.8t0max)×0.2×0.5 N=(0.02+0.08t0max)N
N=mgcos 37°=0.05×10×0.8 N=0.4 N
f=μN(yùn)=0.5×0.4 N=0.2 N,即最大靜摩擦力.
F=mgsin 37°+f
代入相關(guān)數(shù)據(jù)后,得:t0max=6s
(4)一開始,木樁對金屬棒有支持力,金屬棒對導(dǎo)軌無相對運(yùn)動(dòng)趨勢:f=0.2隨著安培力F的增大,木樁對金屬棒的彈力減小,直至彈力為零.
滿足:F=B(t)Id=mgsin 37°
代入數(shù)據(jù):(0.2+0.8t)×0.2×0.5=0.05×10×0.6
得:t=3.5 s.
F繼續(xù)增大,f從零開始增大,
F=B(t)Id=(0.2+0.8t)×0.2×0.5=mgsin 37°+f
所以f隨t線性增大至f=0.2 N(此時(shí)t0max=6 s)

考點(diǎn):本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、物體的平衡條件。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌的間距l(xiāng)=0.50 m,一端接有阻值R=1.0 Ω的電阻.質(zhì)量m=0.10 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直,電阻r=0.25 Ω.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1. 0 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.t=0時(shí)刻,對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使之由靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中電路中的電流隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.電路中其他部分電阻忽略不計(jì),g取10 m/s2.求:
 
(1)4.0 s末金屬棒ab瞬時(shí)速度的大。
(2)3.0 s末力F的瞬時(shí)功率;
(3)已知0~4.0 s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.64 J,試計(jì)算F對金屬棒所做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(6分)如圖所示,一對平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距l(xiāng)=1m,兩軌道之間用R=3Ω的電阻連接,一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體桿與兩軌道垂直,靜止放在軌道上,軌道的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上,現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿,當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí),導(dǎo)體桿開始做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移s=2.5m時(shí)撤去拉力,導(dǎo)體桿又滑行了一段距離s' 后停下,在滑行s' 的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為12J。求:

(1)拉力F作用過程中,通過電阻R上電量q;
(2)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度vm;

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分)如圖甲所示,一足夠長阻值不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離L=1.0m,NQ兩端連接阻值R=1.0Ω的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面向上,導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=30°。一質(zhì)量m=0.20kg,阻值r=0.50Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置并用絕緣細(xì)線通過光滑的定滑輪與質(zhì)量M=0.60kg的重物相連。細(xì)線與金屬導(dǎo)軌平行。金屬棒沿導(dǎo)軌向上滑行的速度v與時(shí)間t之間的關(guān)系如圖乙所示,已知金屬棒在0~0.3s內(nèi)通過的電量是0.3~0.6s內(nèi)通過電量的2/3,g=10m/s2,求:

(1)0~0.3s內(nèi)棒通過的位移;
(2)金屬棒在0~0.6s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

下圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的匝數(shù)n=100匝、電阻r=10 Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按下圖乙所示正弦規(guī)律變化.求:

(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值;
(2)電路中交流電壓表的示數(shù).

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,由同種材料制成的單匝正方形閉合導(dǎo)線框abcd位于豎直平面內(nèi),其下方有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,該區(qū)域的上邊界水平,并與線框的ab邊平行,磁場方向與線框平面垂直。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框邊長為L,線框質(zhì)量為m,電阻為R。線框從磁場上方某高度處,由靜止開始下落,恰能勻速進(jìn)入磁場區(qū)域。求:

(1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框的速度大小;
(2)線框在進(jìn)入磁場的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電荷量;
(3)分析線框進(jìn)入磁場過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

2013年9月25日,我國“神舟七號(hào)”載人飛船發(fā)射成功,在離地面大約200 km的太空運(yùn)行.假設(shè)載人艙中有一邊長為50 cm的正方形導(dǎo)線框,在宇航員操作下由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向,此時(shí)地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度,方向如右圖.

(1)該過程中磁通量的改變量是多少?
(2)該過程線框中有無感應(yīng)電流?設(shè)線框電阻為R=0.1 Ω,若有電流則通過線框的電荷量是多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖所示為LC振蕩電路中電容器極板間的電量q隨時(shí)向t變化的圖線,則下列說法錯(cuò)誤的是:(  )

A.在t1時(shí)刻,電路中的磁場能最。
B.從t2到t3,電容器不斷充電.
C.從t1到t2,電路中的電流值不斷變。
D.在t4時(shí)刻,電容器的電場能最。

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖所示,M為理想變壓器,電表均可視為理想電表,接線柱a、b接在電壓的正弦交流電壓,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí),示數(shù)發(fā)生變化的是

A.A1、A2 B.A2、V2
C.A1、A2、V2 D.A1、A2、V1、V2

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同步練習(xí)冊答案