【題目】如圖甲所示,空間存在B=0.5T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長(zhǎng)直導(dǎo)軌,間距L=0.2m,R是連接在導(dǎo)軌一端的電阻,ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒.從零時(shí)刻開(kāi)始,通過(guò)一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)ab棒施加一個(gè)牽引力F,方向水平向左,使其從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.圖乙是棒的v﹣t圖象,其中OA段是直線(xiàn),AC是曲線(xiàn),DE是曲線(xiàn)圖象的漸進(jìn)線(xiàn),小型電動(dòng)機(jī)在12s末達(dá)到額定功率P=4.5W,此后保持功率不變.除R外,其余部分電阻均不計(jì),g=10m/s2 , 求:

(1)ab在0~12s內(nèi)的加速度大小;
(2)ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)和電阻R的阻值;
(3)若t=17s時(shí),導(dǎo)體棒ab達(dá)到最大速度,從0~17s內(nèi)的位移為100m,求12~17s內(nèi),R上產(chǎn)生的熱量.

【答案】
(1)解:由圖象知12s末導(dǎo)體棒ab的速度為v1=9m/s,在0﹣12s內(nèi)的加速度大小為:

a= = m/s2=0.75m/s2

答:ab在0~12s內(nèi)的加速度大小為0.75m/s2;


(2)解:t1=12s時(shí),v1=9m/s,導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv1

感應(yīng)電流為:I=

導(dǎo)體棒受到的安培力為:F1=BIL,即:F1=

此時(shí)電動(dòng)機(jī)牽引力為:F=

由牛頓第二定律得: ﹣μmg=ma

代入得: ﹣μ×0.1×10=0.1×0.75

由圖象知17s末導(dǎo)體棒ab的最大速度為v2=10m/s,此時(shí)加速度為零,同理有: ﹣μmg=0

代入得: ﹣μ×0.1×10=0

解得:μ=0.2,R=0.4Ω

答:ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2;電阻R的阻值為0.4Ω;


(3)解:0﹣12s內(nèi),導(dǎo)體棒勻加速運(yùn)動(dòng)的位移為:s1= t1= ×12m=54m

12﹣17s內(nèi),導(dǎo)體棒的位移為:s2=100﹣54=46m

由能量守恒得:Q=Pt2﹣( m )﹣μmgs2=4.5×5﹣ 0.1×(102﹣92)﹣0.2×0.1×10×46=12.35 J

答:2~17s內(nèi),R上產(chǎn)生的熱量為12.35J.


【解析】(1)圖象中0﹣12s內(nèi)物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由該段圖象中的斜率可求得加速度;(2)、由導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式可求得電動(dòng)勢(shì)大小,由歐姆定律可求得感應(yīng)電流,則可求和安培力;由牛頓第二定律可得出加速度表達(dá)式;同理可求得17s時(shí)的加速度表達(dá)式,聯(lián)立即可求得動(dòng)摩擦因數(shù)及電阻R的阻值;(3)由位移公式可求得12s內(nèi)的位移,則由功能關(guān)系可求得R上產(chǎn)生的熱量.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了電磁感應(yīng)與電路和電磁感應(yīng)與圖象的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向;畫(huà)等效電路;運(yùn)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;電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問(wèn)題的分析,要抓住磁通量的變化是否均勻,從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或電流)的方向,從而確定其正負(fù),以及在坐標(biāo)中的范圍才能正確解答此題.

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】據(jù)2000年9月20日出版的英國(guó)《自然》周刊報(bào)道,近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體黑洞,已被天文學(xué)家找到了存在的確鑿證據(jù).黑洞可以用我們學(xué)過(guò)的知識(shí)加以說(shuō)明:理論計(jì)算表明,人造衛(wèi)星脫離地球的速度(第二宇宙速度)等于環(huán)繞速度(第一宇宙逨度)的 倍,其它天體的兩種速度關(guān)系亦如此,如果天體的質(zhì)量非常大、半徑非常小,則第二宇宙速度有可能等于或超過(guò)光速,即v2= ≥c.愛(ài)因斯坦相對(duì)論指出,任何物體的速度都不可能超過(guò)光速.由此推斷,對(duì)于這種天體來(lái)說(shuō),包括光在內(nèi)的任何物體都不能脫離它的引力束縛,因而人們無(wú)法通過(guò)光學(xué)測(cè)量看到它,這就是把這種天體叫做黑洞的原因.
設(shè)地球的質(zhì)量為M,半徑為R,萬(wàn)有引力常量為G,光速用c表示.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.地球?qū)ξ矬w的引力大于物體對(duì)地球的引力
B.所有天體的第二宇宙速度都相同
C.黑洞的第二宇宙速度可以超過(guò)光速
D.若地球變?yōu)楹诙矗瑒t其半徑的最大值為 (假設(shè)地球質(zhì)量不變)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用兩個(gè)一樣的彈簧吊著一根銅棒,銅棒所在虛線(xiàn)范圍內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),棒中通以自左向右的電流(如圖所示),當(dāng)棒靜止時(shí),兩彈簧秤的讀數(shù)為F1;若將棒中的電流方向反向(大小保持不變),當(dāng)棒靜止時(shí),兩彈簧秤的示數(shù)為F2 , 且F2>F1 , 根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù),試求:

(1)磁場(chǎng)的方向;
(2)安培力的大;
(3)銅棒的重力.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為了保證行車(chē)安全和乘客身體健康,動(dòng)車(chē)上裝有煙霧報(bào)警裝置,其原理如圖所示.M為煙霧傳感器,其阻值RM隨著煙霧濃度的改變而變化,電阻R為可變電阻.車(chē)廂內(nèi)有人抽煙時(shí),煙霧濃度增大,導(dǎo)致S兩端的電壓增大,裝置發(fā)出警報(bào).下列說(shuō)法正確的是( 。
A. RM隨煙霧濃度的增大而增大
B. RM隨煙霧濃度的增大而不變
C. 若要提高報(bào)警靈敏度可增大R
D. 若要提高報(bào)警靈敏度可減小R

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件,已經(jīng)滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域.如下圖所示為幾種電容式傳感器,其中通過(guò)改變電容器兩極間距離而引起電容變化的是( 。
A. 測(cè)位移
B. 測(cè)液高
C. 測(cè)壓力
D. 測(cè)角度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,圖甲為熱敏電阻的R﹣t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路,繼電器線(xiàn)圈的電阻為200Ω.當(dāng)線(xiàn)圈中的電流大于或等于20MA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.為繼電器線(xiàn)圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻可以不計(jì).圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.

①應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在端.(填“A、B”、“C、D”)
② 如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,可變電阻R′的值應(yīng)調(diào)節(jié)為Ω.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,輕彈簧的兩端各受50N拉力F作用,穩(wěn)定后彈簧伸長(zhǎng)了10cm;(在彈性限度內(nèi));那么下列說(shuō)法中正確的是( )

A.該彈簧的勁度系數(shù)k=1000N/m
B.該彈簧的勁度系數(shù)k=500N/m
C.若將該彈簧的左端固定,只在右端施加50N拉力F作用,則穩(wěn)定后彈簧將伸長(zhǎng)5cm
D.根據(jù)公式k= ,彈簧的勁度系數(shù)k將會(huì)隨彈簧彈力F的增大而增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖是煤氣泄漏報(bào)警裝置原理圖,R1是對(duì)煤氣敏感的半導(dǎo)體元件,其電阻隨煤氣濃度的增加而減小,R2是一可變電阻.在ac間接12V的恒定電壓,bc間接報(bào)警器.當(dāng)煤氣濃度增加到一定值時(shí)報(bào)警器發(fā)出警告.則(  )

A.減小R2的阻值,b點(diǎn)的電勢(shì)升高
B.當(dāng)煤氣的濃度升高時(shí),b點(diǎn)的電勢(shì)降低
C.適當(dāng)減小ac間的電壓,可以提高報(bào)警器的靈敏度
D.調(diào)節(jié)R2的阻值能改變報(bào)警器啟動(dòng)時(shí)煤氣濃度的臨界值

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖是拍攝機(jī)動(dòng)車(chē)闖紅燈的工作原理示意圖.光控開(kāi)關(guān)接收到紅燈發(fā)出的光會(huì)自動(dòng)閉合,壓力開(kāi)關(guān)受到機(jī)動(dòng)車(chē)的壓力會(huì)閉合,攝像系統(tǒng)在電路接通時(shí)可自動(dòng)拍攝違章車(chē)輛.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( 。

A.只要光控開(kāi)關(guān)接收到紅光,攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝
B.機(jī)動(dòng)車(chē)只要駛過(guò)埋有壓力開(kāi)關(guān)的路口,攝像系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)拍攝
C.只有光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),攝像系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)拍攝
D.若將光控開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)并聯(lián),也能起到相同的作用

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