(2007?廣州一模)兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的平行金屬直角導(dǎo)軌MNP與M′N′P′如圖所示那樣放置,MN與M′N′在同一水平面內(nèi)、NP與N′P′沿豎直方向.水平金屬細(xì)桿ab、cd分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,cd桿質(zhì)量為m、與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),回路總電阻為R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.求:
(1)通過(guò)cd桿的電流大小和方向.
(2)ab桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度υ多大.
分析:當(dāng)導(dǎo)體棒ab勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),切割磁感線(cd運(yùn)動(dòng)時(shí)不切割磁感線),在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體棒ab受到水平向左的安培力.導(dǎo)體棒cd受到水平向右的安培力,使導(dǎo)體棒和軌道之間產(chǎn)生彈力,從而使cd受到向上的摩擦力,把力分析清楚,然后根據(jù)受力平衡求解,并由右手定則來(lái)確定電流的方向.
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大;再由左手定則,來(lái)判定安培力的方向,根據(jù)受力平衡,即可求解;
解答:解:(1)cd桿向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)cd與道軌的摩擦力為fcd,
安培力為Fcbmg=fcd…①
又fcd=μFcd…②
Fcd=BIL…③
由①②③得:I=
mg
μBL
…④
通過(guò)cd桿的電流方向?yàn)閐到c
(2)設(shè)ab桿勻速運(yùn)動(dòng)速度為υ,
則:E=BLυ…⑤
根據(jù)閉合電路的歐姆定律:I=
E
R
…⑥
由④⑤⑥得:υ=
mgR
μB2L2

答:(1)通過(guò)cd桿的電流大小
mg
μBL
和方向?yàn)閐到c.
(2)ab桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度:υ=
mgR
μB2L2
點(diǎn)評(píng):本題涉及電磁感應(yīng)過(guò)程中的復(fù)雜受力分析,解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律判斷感應(yīng)電流方向,然后根據(jù)安培定則或楞次定律判斷安培力方向,進(jìn)一步根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列方程求解.
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:閱讀理解

(2007?廣州一模)用多用電表進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn).
(1)某同學(xué)用多用電表測(cè)電阻R的阻值:
①如果按圖甲所示那樣測(cè)量,表上顯示阻值大小R=
1kΩ
1kΩ

②為使多用電表歐姆擋測(cè)量該電阻的結(jié)果更為準(zhǔn)確,完成步驟①后把表筆與電阻斷開(kāi),然后
將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“×100”擋;
將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“×100”擋;
,
將兩表筆短接,調(diào)節(jié)Ω調(diào)零旋鈕,使指針滿偏(或指向Ω零點(diǎn))
將兩表筆短接,調(diào)節(jié)Ω調(diào)零旋鈕,使指針滿偏(或指向Ω零點(diǎn))
,
最后將待測(cè)電阻重新接到兩表筆之間并讀出讀數(shù).
③為了安全,所有測(cè)量結(jié)束后,要將多用表的轉(zhuǎn)換開(kāi)頭打到
“OFF”檔
“OFF”檔

(2)要用圖甲所示的多用表粗測(cè)一節(jié)1.5V左右的干電池的電動(dòng)勢(shì),請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(用箭頭代表)應(yīng)轉(zhuǎn)到的位置.

(3)用已調(diào)到直流電壓量程10V擋的多用電表V1,來(lái)盡可能精確地測(cè)出量程為3V的電壓表V2的內(nèi)阻RV2.現(xiàn)提供以下器材:
多用電表已調(diào)至直流電壓量程10V擋(符號(hào)內(nèi)阻RV1=50kΩ)待測(cè)直流電壓表(符號(hào),量程3V,內(nèi)阻約15kΩ左右)
滑動(dòng)變阻器R(0-100Ω)直流電源E(約15V,內(nèi)阻不計(jì));開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干.
①在圖丙的虛線方框中已畫(huà)出部分實(shí)驗(yàn)元件符號(hào),請(qǐng)將其余部分補(bǔ)充完整,成為本實(shí)驗(yàn)的電路圖,并在圖中標(biāo)出各器材的英文字母代號(hào).
②簡(jiǎn)要寫出電源開(kāi)關(guān)閉合后的實(shí)驗(yàn)步驟、要直接測(cè)量的物理量以及它們的英文字母代號(hào):
調(diào)節(jié)R使V1、V2的指針偏轉(zhuǎn)盡可能大,但不超過(guò)量程,
讀出V1的讀數(shù)U1、V2的讀數(shù)U2
調(diào)節(jié)R使V1、V2的指針偏轉(zhuǎn)盡可能大,但不超過(guò)量程,
讀出V1的讀數(shù)U1、V2的讀數(shù)U2

③用已知量和直接測(cè)得量表示待測(cè)電壓表內(nèi)阻的表達(dá)式RV2=
RV2=
U2
U1
?RV1
RV2=
U2
U1
?RV1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2007?廣州一模)質(zhì)量分別為3m和m的兩個(gè)物體,用一根細(xì)線相連,中間夾著一個(gè)被壓縮的輕質(zhì)彈簧,整個(gè)系統(tǒng)原來(lái)在光滑水平地面上以速度υ0向右勻速運(yùn)動(dòng),如圖所示.后來(lái)細(xì)線斷裂,質(zhì)量為m的物體離開(kāi)彈簧時(shí)的速度變?yōu)?υ0
求:彈簧在這個(gè)過(guò)程中做的總功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2007?廣州一模)如圖所示,在水平地面正上方有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出電場(chǎng)線).已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向水平并垂直紙面向里.一質(zhì)量為m、帶電量為-q的帶電微粒在此區(qū)域恰好作速度為υ的勻速圓周運(yùn)動(dòng).(重力加速度為g,空氣阻力可忽略).
(1)求此區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向.
(2)若某時(shí)刻微粒運(yùn)動(dòng)到場(chǎng)中P點(diǎn),速度與水平方向成45°,如圖所示.則為保證該微粒在此區(qū)域能做完整的勻速圓周運(yùn)動(dòng),P點(diǎn)的高度H應(yīng)滿足什么條件?
(3)若微粒運(yùn)動(dòng)到離地面高度為H的P點(diǎn)時(shí),突然撤去電場(chǎng),求該微粒到達(dá)地面時(shí)的速度大。ㄓ肏、g、υ表示).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2007?廣州一模)如圖所示,在光滑水平地面上靜放著質(zhì)量mA=2kg的滑塊A(可看成質(zhì)點(diǎn))和質(zhì)量mB=4kg、長(zhǎng)L=6m的薄板B.設(shè)A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,且A、B之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等.因向B板施加水平拉力F=20N,F(xiàn)作用2s后撤去F,取g=10m/s2.求:
(1)拉力F所做的功.
(2)薄板B在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最終速度.

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