【題目】如圖1所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量m=1kg、足夠長的U型金屬導(dǎo)軌abcd,間距L=1m。一電阻值的細(xì)導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,并被固定在水平面上的兩立柱擋住,導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù),在M、N兩端接有一理想電壓表(圖中未畫出)。在U型導(dǎo)軌bc邊右側(cè)存在垂直向下、大小B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(從上向下看);在兩立柱左側(cè)U型金屬導(dǎo)軌內(nèi)存在方向水平向左,大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以U型導(dǎo)軌bc邊初始位置為原點(diǎn)O建立坐標(biāo)x軸。t=0時(shí),U型導(dǎo)軌bc邊在外力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)得電壓與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。經(jīng)過時(shí)間t1=2s,撤去外力F,直至U型導(dǎo)軌靜止。已知2s內(nèi)外力F做功W=14.4J。不計(jì)其他電阻,導(dǎo)體棒MN始終與導(dǎo)軌垂直,忽略導(dǎo)體棒MN的重力。求:

1)在2s內(nèi)外力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律;

2)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,電路消耗的焦耳熱Q

3)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,U型導(dǎo)軌bc邊速度與位置坐標(biāo)x的函數(shù)關(guān)系式。

【答案】1;(212J;(30x4m);v=0

【解析】

1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知:

得到:

根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系可知:

對(duì)U型金屬導(dǎo)軌根據(jù)牛頓第二定律有:

帶入數(shù)據(jù)整理可以得到:

2)由功能關(guān)系,有

由于忽略導(dǎo)體棒MN的重力,所以摩擦力為:

則可以得到:

則整理可以得到:

得到:

Q=12J

3)設(shè)從開始運(yùn)動(dòng)到撤去外力F這段時(shí)間為,這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng);

時(shí),根據(jù)位移與速度關(guān)系可知:

時(shí)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知該時(shí)刻速度和位移為:

時(shí),物體做變速運(yùn)動(dòng),由動(dòng)量定理得到:

整理可以得到:

當(dāng)時(shí):

綜合上述,故bc邊速度與位置坐標(biāo)x的函數(shù)關(guān)系如下:

0≤x≤4m

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,半徑為R、質(zhì)量為m的半圓軌道小車靜止在光滑的水平地面上,將質(zhì)量也為m的小球從距A點(diǎn)正上方h高處由靜止釋放,小球自由落體后由A點(diǎn)經(jīng)過半圓軌道后從B沖出,在空中能上升的最大高度為h,則

A. 小球和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

B. 小車向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為

C. 小球離開小車后做斜上拋運(yùn)動(dòng)

D. 小球第二次能上升的最大高度hhh

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動(dòng)軌跡及平均落點(diǎn)的情況如圖所示,回答下列問題:

(1)本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量是 ______(填選項(xiàng)前的字母)。

A.小球的質(zhì)量mamb

B.小球離開斜槽后飛行的時(shí)間ta、tb

C.小球離開斜槽后飛行的水平射程xA、xB、xC

D.槽口到水平地面的豎直高度H

(2)實(shí)驗(yàn)中重復(fù)多次讓小球a從斜槽上的同一位置釋放,其中“同一位置釋放”的目的是________。

(3)放置被碰小球b前后,小球a的落點(diǎn)位置為分別為圖中的_____________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖中豎直方向的平行線表示電場(chǎng)線,但未標(biāo)明方向.一個(gè)帶電量為q=-10-6C的微粒,僅受電場(chǎng)力的作用,從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí),動(dòng)能增加了10-4J,則( 。

A.該電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡不可能是b

B.該電荷從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能增加

C.MN兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為100V

D.該電荷從M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】“探究額定電壓為2.5V的小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)時(shí):

1)現(xiàn)有兩種規(guī)格滑動(dòng)變阻器R150、1.5A)、R25、2.0A),為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量準(zhǔn)確,在實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_________(選填“R1”或“R2”);

2)如圖甲是小明同學(xué)連接的實(shí)物圖,老師發(fā)現(xiàn)電路連接有錯(cuò),請(qǐng)你在原電路上指明需要重新調(diào)整哪幾條導(dǎo)線_______(填圖中數(shù)字編號(hào));

(3)閉合開關(guān),滑動(dòng)變阻器滑片,電壓表示數(shù)從0逐漸增大到2.5V過程中,發(fā)現(xiàn)小燈泡一直不亮,小明分析可能小燈泡壞了,為此他取下小燈泡用多用表檢測(cè),如圖乙,則多用表的示數(shù)為_______,說明小燈泡是_______(填“好”或“壞”);

4)正確連線和操作后,小明測(cè)得多組(I、U)數(shù)據(jù)并在圖象中描繪出圖線,圖丙所示的兩圖線分別是電流表內(nèi)接和外接時(shí)測(cè)繪的,則該實(shí)驗(yàn)正確的為_______(填“圖線1”或“圖線2”)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在平行金屬板電容器A、B兩極加一電壓,在金屬板之間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng),在它的右側(cè)有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I,左、右邊界均豎直,上、下范圍足夠大,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,O、O1別是金屬板之間左側(cè)和右側(cè)的中點(diǎn),O、O1、P三點(diǎn)在同一直線上,磁場(chǎng)區(qū)域I整體可以在O1P點(diǎn)之間平移。已知金屬板長為2L、間距為1.5L,O1P之間距離為2L。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點(diǎn)以初速度v0沿中心線射入電場(chǎng)。不計(jì)粒子重力,不考慮電場(chǎng)的邊界效應(yīng)。用U表示A、B兩極之間的電壓大小,用x表示磁場(chǎng)區(qū)域I左側(cè)邊界與O1的水平距離,用d表示磁場(chǎng)區(qū)域I左、右邊界的寬度。用B表示磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。

1)若x=0,粒子恰好能通過電場(chǎng),后經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)通過P點(diǎn),且粒子射出電場(chǎng)和經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度方向與OP的夾角相等,求dB、U;

2)若U為題(1)中一半,其它條件均不變,要使粒子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后也能通過P點(diǎn),且粒子射出電場(chǎng)和經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度方向與OP的夾角相等,求x;

3)若U、xd與題(2)中相同,其它條件均不變,大量相同的帶電粒子從金屬上極板左端與O點(diǎn)之間區(qū)域以初速度v0平行極板射入電場(chǎng),要使粒子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后全部通過P點(diǎn),還需在磁場(chǎng)區(qū)域I右側(cè)某圓形區(qū)域內(nèi)再加另一勻強(qiáng)磁場(chǎng),不考慮粒子之間的相互作用,求該圓形區(qū)域的面積S和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在三角形ABC區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三邊電阻均為R的三角形導(dǎo)線框abc沿AB方向從A點(diǎn)以速度v勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域。如圖所示,ab =L,AB =2L,∠abc=ABC=90°,∠acb=ACB=30°。線框穿過磁場(chǎng)的過程中

A. 感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向,后沿順時(shí)針方向

B. 感應(yīng)電流先增大,后減小

C. 通過線框的電荷量為

D. c、b兩點(diǎn)的最大電勢(shì)差為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示直線a和曲線b分別是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體ab的位置一時(shí)間圖線。由圖可知( 。

A.t1時(shí)刻,物體a、b速度的大小相等

B.t2時(shí)刻,物體a、b速度的方向不同

C.t1t2這段時(shí)間內(nèi),物體a的平均速度比b的小

D.t1t2這段時(shí)間內(nèi),物體a的速率一直比b的小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在原來不帶電的導(dǎo)體附近P處,放置一個(gè)正點(diǎn)電荷,導(dǎo)體內(nèi)a、b、c三點(diǎn)與點(diǎn)電荷P在同一連線上,導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后()

A.導(dǎo)體內(nèi)三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系:

B.導(dǎo)體兩端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿b指向c

C.若導(dǎo)體緩慢向點(diǎn)電荷P靠近過程中,導(dǎo)體內(nèi)ab、c三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將逐漸增大

D.若導(dǎo)體右端接地,大地上有感應(yīng)負(fù)電荷,導(dǎo)體左端有感應(yīng)正電荷

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