【題目】如圖甲所示,間距為L=0.5m的兩條平行金屬導(dǎo)軌ABCDA′B′C′D′由傾斜部分與圓弧部分平滑連接組成,傾斜部分導(dǎo)軌的傾角θ=37°,處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=1.0T,AA′之間連接一定值電阻R=0.1Ω,圓弧部分導(dǎo)軌的半徑r=1.44m,中間圓弧部分沒(méi)有磁場(chǎng),右側(cè)四分之一圓弧軌道區(qū)域存在均勻分布的輻向磁場(chǎng),導(dǎo)軌所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=。導(dǎo)體棒P的質(zhì)量m=0.25kg,電阻R=0.1Ω,在沿斜面向下的力F作用下從傾斜導(dǎo)軌上端某位置由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到BB′時(shí)撤去力F,定值電阻R兩端的電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。當(dāng)P經(jīng)過(guò)CC′進(jìn)入右側(cè)圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí),始終受到水平向右的外力F′,并滿足F′=mgtanαα為導(dǎo)體棒所在位置和圓心的連線與豎直方向的夾角)。導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻。(已知:,

1)求導(dǎo)體棒沿斜面向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力F隨時(shí)間t的表達(dá)式;

2)通過(guò)分析判斷導(dǎo)體棒能否到達(dá)DD′,如果能,求它到達(dá)該位置的速度大;如果不能,求導(dǎo)體棒上升的最大高度;

3)求導(dǎo)體棒在輻向磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】(1)(2)不能;0.72m(3)1.0J

【解析】

(1)根據(jù)U-t圖象可知:U=t

即:

解得:

導(dǎo)體棒在傾斜軌道做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度

根據(jù)牛頓第二定律:

電流為:

聯(lián)立解得:

(2)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到BB時(shí)的速度:vB=3.2m/s

BB運(yùn)動(dòng)到CC,根據(jù)動(dòng)能定理:

解得:

vC=4.0m/s

由于F′=mgtanθ,導(dǎo)體棒在輻向磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可等效為在安培力作用下沿光滑水平導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的位移大小等于沿圓弧運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)。

假設(shè)導(dǎo)體棒的速度減為0,根據(jù)動(dòng)量定理:

通過(guò)的電量為:

解得:

故導(dǎo)體棒不能到達(dá)DD,上升的最大高度

(3)導(dǎo)體棒最終將靜止于h高度處,根據(jù)能量守恒:

可得電阻R產(chǎn)生的焦耳熱

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】如圖,在豎直平面內(nèi),一半徑為R的光滑圓弧軌道ABC和水平軌道PAA點(diǎn)相切。BC為圓弧軌道的直徑。O為圓心,OAOB之間的夾角為α,sinα=,一質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過(guò)C點(diǎn),落至水平軌道;在整個(gè)過(guò)程中,除受到重力及軌道作用力外,小球還一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心,且此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱。重力加速度大小?/span>g。求:

(1)水平恒力的大小和小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大;

(2)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)量的大;

(3)小球從C點(diǎn)落至水平軌道所用的時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為了最大限度地減少道路交通事故,某地開(kāi)始了“集中整治酒后駕駛違法行為”專項(xiàng)行動(dòng).這是因?yàn)橐话泷{駛員酒后的反應(yīng)時(shí)間比正常時(shí)慢了,易發(fā)生交通事故.下圖是《駕駛員守則》中的安全距離圖示和部分安全距離表格.

車(chē)速

反應(yīng)距離

剎車(chē)距離

40

10

10

60

15

22.5

80

40

請(qǐng)根據(jù)該圖表回答下列問(wèn)題(結(jié)果保留2位有效數(shù)字):

1)請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算駕駛員的反應(yīng)時(shí)間;

2)如果駕駛員的反應(yīng)時(shí)間相同,請(qǐng)計(jì)算出表格中的數(shù)據(jù).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】四個(gè)電荷量大小相等的點(diǎn)電荷位于邊長(zhǎng)為a的正方形四個(gè)角 上,兩組對(duì)邊的中垂線分別在x、y軸上,交點(diǎn)為原點(diǎn)O,電性與各點(diǎn)電荷附近的電場(chǎng)線如圖所示,P、Q分別為坐標(biāo)軸上的點(diǎn),O規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,下列說(shuō)法正確的是

A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)也為零

B.P點(diǎn)電勢(shì)大于M點(diǎn)電勢(shì)

C.將正電荷從P點(diǎn)移到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做正功

D.負(fù)電荷在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大于在M點(diǎn)的電勢(shì)能

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)將力傳感器固定在車(chē)上用于探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系,如圖甲、乙所示。

1)下列說(shuō)法正確的是_____

A.需要用天平測(cè)出傳感器的質(zhì)量 B.需要用到低壓交流電源

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要平衡摩擦力

D.若實(shí)驗(yàn)中砂桶和砂子的總質(zhì)量過(guò)大,作出的a-F圖象可能會(huì)發(fā)生彎曲

2)下列實(shí)驗(yàn)中用到與該實(shí)驗(yàn)相同研究方法的有_____

A.探究單擺周期的影響因素 B.探究求合力的方法

C.探究做功與速度的變化關(guān)系 D.探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系

3)圖丙是某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶(交流電頻率為50Hz),他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出),將毫米刻度尺放在紙帶上。根據(jù)圖可知,打下F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度為_____m/s。小車(chē)的加速度為______ms2。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在傾角θ=的絕緣光滑斜面上,固定兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌,間距l=0.4m,下端用阻值R=0.8Ω的電阻連接。質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=0.2Ω、長(zhǎng)為l的導(dǎo)體桿垂直放置在導(dǎo)軌上,兩端與導(dǎo)軌始終接觸良好。整個(gè)裝置放置在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。某時(shí)刻用平行于導(dǎo)軌向上的推力F作用在桿的中點(diǎn),使桿從靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=0.5m/s2,2s以后,推力大小恒為0.8N,桿減速運(yùn)動(dòng)了0.45m,速度變?yōu)?/span>0,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,取g=10m/s2,求:

(1)t=2s時(shí),克服安培力做功的功率;

(2)桿做減速運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的熱量。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是( 。

A.布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng),但它是固體分子的運(yùn)動(dòng)

B.讓兩個(gè)相距很遠(yuǎn)的分子在恒定的外力作用下靠到最近時(shí),分子勢(shì)能先減小后增大。分子力先增大后減小

C.溫度升高分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大,所以只要空間分子密度相同時(shí)溫度高的壓強(qiáng)大

D.一定量的的水變成的水蒸氣,其分子平均動(dòng)能增加,但內(nèi)能不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng)分三段,第1s-2s為第I段,第3s-4s為第II段,第5s為第III段,以向上為正方向,則下列說(shuō)法中正確的是

A. 1s內(nèi)物體處于失重狀態(tài)

B. I段與第III段平均速度相等

C. II段物體靜止

D. I段和第III段的加速度方向相反,速度方向也相反

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量M5.0 kg的小車(chē)以2.0 m/s的速度在光滑的水平面上向左運(yùn)動(dòng),小車(chē)上AD部分是表面粗糙的水平軌道,DC部分是1/4光滑圓弧軌道,整個(gè)軌道都是由絕緣材料制成的,小車(chē)所在空間內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E大小為50 N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為2.0 T,F(xiàn)有一質(zhì)量m2.0 kg、帶負(fù)電且電荷量為0.1 C的滑塊以10 m/s 的水平速度向右沖上小車(chē),當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度為5 m/s;瑝K可視為質(zhì)點(diǎn),g10 m/s2。求:

(1)求滑塊從AD的過(guò)程中,小車(chē)與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能;

(2)如果滑塊剛過(guò)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為76 N,求圓弧軌道的半徑r;

(3)當(dāng)滑塊通過(guò)D點(diǎn)時(shí),立即撤去磁場(chǎng),要使滑塊沖出圓弧軌道,求此圓弧軌道的最大半徑。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案