【題目】如圖所示,無限長平行金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角θ=37°的光滑絕緣斜面上,軌道間距L=1m,底部接入一阻值R=0.06Ω的定值電阻,上端開口,垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T。一質(zhì)量m=2kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.04Ω,電路中其余電阻不計,F(xiàn)用一質(zhì)量M=6kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放物體,當(dāng)物體下落高度h=2.0m時,ab開始勻速運(yùn)動,運(yùn)動中ab始終垂直導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌接觸良好。不計空氣阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g10m/s2。

(1)ab棒沿斜面向上運(yùn)動的最大速度;

(2)ab棒從開始運(yùn)動到開始勻速運(yùn)動的這段時間內(nèi),求通過桿的電量q

(3)ab棒從開始運(yùn)動到開始勻速運(yùn)動的這段時間內(nèi),求電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】(1) (2)q=40C (3)

【解析】

(1)由靜止釋放物體,ab棒先向上做加速運(yùn)動,隨著速度增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大,棒所受的安培力增大,加速度減小,棒做加速度減小的加速運(yùn)動;當(dāng)加速度為零時,棒開始勻速,速度達(dá)到最大。據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、安培力公式、平衡條件等知識可求出棒的最大速度。

(2)本小問是感應(yīng)電量的問題,據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、電流的定義式、磁通量的概念等知識可進(jìn)行求解。

(3)ab棒開始運(yùn)動到勻速運(yùn)動,系統(tǒng)的重力勢能減小,轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動能、摩擦熱和焦耳熱,據(jù)能量守恒定律可求出系統(tǒng)的焦耳熱,再由焦耳定律求出電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

(1)金屬棒ab和物體勻速運(yùn)動時,速度達(dá)到最大值,由平衡條件知

對物體,有;對ab棒,有

、

聯(lián)立解得:

(2) 感應(yīng)電荷量

據(jù)閉合電路的歐姆定律

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

ab棒開始運(yùn)動到勻速運(yùn)動的這段時間內(nèi),回路中的磁通量變化

聯(lián)立解得:

(3)對物體和ab棒組成的系統(tǒng),根據(jù)能量守恒定律有:

解得:電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

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,E為電源,R為電阻,D為理想二極管,薄金屬片PQ構(gòu)成一理想電容器,Q固定不動,P可以左右移動.則

A. P向右運(yùn)動,電容器的電容會增大

B. P向左運(yùn)動,電容器的電壓會減小

C. P向左運(yùn)動,兩板間電場強(qiáng)度保持不變

D. P向右運(yùn)動,兩板間電場強(qiáng)度增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)用探究動能定理的裝置測滑塊的質(zhì)量M。如圖甲所示,在水平氣墊導(dǎo)軌上靠近定滑輪處固定一個光電門。讓一帶有遮光片的滑塊自某一位置由靜止釋放,計時器可以顯示出遮光片通過光電門的時間t(t非常小),同時用米尺測出釋放點(diǎn)到光電門的距離s。

(1)該同學(xué)用螺旋測微器測出遮光片的寬度d,如圖乙所示,則d________ mm。

(2)實(shí)驗(yàn)中多次改變釋放點(diǎn),測出多組數(shù)據(jù),描點(diǎn)連線,做出的圖像為一條傾斜直線,如圖丙所示。圖像的縱坐標(biāo)s表示釋放點(diǎn)到光電門的距離,則橫坐標(biāo)表示的是______

At Bt2 C. D.

(3)已知鉤碼的質(zhì)量為m,圖丙中圖線的斜率為k,重力加速度為g。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù),寫出滑塊質(zhì)量的表達(dá)式M____________________。(用字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一光滑水平直軌道與半徑為R的光滑半圓形軌道在半圓的一個端點(diǎn)B相切,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從A點(diǎn)通過B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的半圓,恰好能通過半圓的最高點(diǎn)M,從M點(diǎn)飛出后落在水平面上,不計空氣阻力,則

A. 小球到達(dá)M點(diǎn)時的速度大小為0 B. 小球在A點(diǎn)時的速度為

C. 小球落地點(diǎn)離B點(diǎn)的水平距離為2R D. 小球落地時的動能為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)室除提供開關(guān)S和導(dǎo)線外,還有以下器材可供選擇:

A.電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻RV=10 kΩ

B.電流表A1(量程3 mA,內(nèi)阻Rg1=99.5 Ω

C.電流表A2(量程1500 m A,內(nèi)阻Rg2=0.5 Ω

D.滑動變阻器R1(阻值范圍010 Ω,額定電流2 A

E.滑動變阻器R2(阻值范圍01000 Ω,額定電流1 A

F.定值電阻R3=0.5 Ω

(1)根據(jù)可選用的器材,設(shè)計了如圖1所示的測量電路圖

(2)該同學(xué)應(yīng)該將電流表_____(選填A1A2)與定值電阻R3并聯(lián),改裝成一個量程是_____ A的新電流表。

(3)滑動變阻器選用______(選填R1R2)。

(4)利用上述測量電路測得數(shù)據(jù),以電流表A的直接讀數(shù)I為橫坐標(biāo),以電壓表V的讀數(shù)為U縱坐標(biāo)繪出了如圖2所示的圖線,根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E=_____V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),電源的內(nèi)阻r=_____Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,正方形金屬線圈ab的邊長分別為l2la線圈內(nèi)存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.則穿過ab兩線圈的磁通量之比為( 。

A. 11 B. 12 C. 13 D. 14

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩平行光滑不計電阻的金屬導(dǎo)軌豎直放置,導(dǎo)軌上端接一阻值為R的定值電阻,兩導(dǎo)軌之間的距離為d。矩形區(qū)域abdc內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,ab、cd之間的距離為L。在cd下方有一導(dǎo)體棒MN,導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌垂直,與cd之間的距離為H,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,電阻為r。給導(dǎo)體棒一豎直向上的恒力,導(dǎo)體棒在恒力F作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動,進(jìn)入磁場區(qū)域后做減速運(yùn)動。若導(dǎo)體棒到達(dá)ab處的速度為v0,重力加速度大小為g。求:

(1)導(dǎo)體棒到達(dá)cd處時速度的大。

(2)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場時加速度的大。

(3)導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域的過程中,通過電阻R的電荷量和電阻R產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個理想邊界為PQMV的足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,寬度為d,磁場方向垂直紙面向里。O點(diǎn)處有一體積可忽略的電子發(fā)射裝置,能夠在紙面所在平面內(nèi)向磁場內(nèi)各個方向連續(xù)、均勻地發(fā)射速度大小相等的電子,當(dāng)電子發(fā)射速率為v0時,所有電子恰好都不能從MN邊界射出磁場,則當(dāng)電子發(fā)射速率為4v0時( 。

A. 電子的運(yùn)動半徑為4d

B. MN邊界射出的電子數(shù)占總電子數(shù)的三分之二

C. MN邊界上有電子射出的總長度為2d

D. 電子在磁場中運(yùn)動的最長時間為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量相等的甲、乙兩球分別固定于兩輕桿的一端,兩桿長度分別為L2L,且兩桿與水平面夾角相等.兩桿的另一端分別可繞軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,現(xiàn)將兩球在圖示位置由靜止釋放,不計一切阻力,則在最低點(diǎn)時

A. 甲、乙兩球的動能之比為1:1

B. 甲、乙兩球的動能之比為1:2

C. 甲、乙兩球?qū)U的拉力之比1:1

D. 甲、乙兩球?qū)U的拉力之比1:2

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