【題目】如圖1所示,空間存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌MN、PQ處于同一水平面內(nèi),間距L=0.2 m,左端連接阻值R=0.4 Ω的電阻。質(zhì)量m=0.1 kg的導(dǎo)體棒ab垂直跨接在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。從t=0時(shí)刻開始,通過一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)棒施加一個(gè)水平向右的牽引力,使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌方向做加速運(yùn)動(dòng),此過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。除R以外其余部分的電阻均不計(jì),取重力加速度大小g=10 m/s2。

.若電動(dòng)機(jī)保持恒定功率輸出,棒的v-t 如圖2所示(其中OA是曲線,AB是水平直線),已知0~10 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=30J,則求:

(1)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm時(shí)牽引力大。

(2)導(dǎo)體棒從靜止開始達(dá)到最大速度vm時(shí)的位移大小。

Ⅱ.若電動(dòng)機(jī)保持恒牽引力F=0.3N ,且將電阻換為C=10F的電容器(耐壓值足夠大),如圖3所示,則求:

(3)t=10s時(shí)牽引力的功率。

【答案】1;(2;(3。

【解析】試題分析:(1)當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度后,所受合外力為零,沿導(dǎo)軌方向有:

摩擦力

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流

安培力

此時(shí)牽引力

2)變力做功問題不能用功的定義式,在010 s內(nèi)牽引力是變力但功率恒定,可根據(jù)能量守恒定律求解。

電動(dòng)機(jī)的功率

電動(dòng)機(jī)消耗的電能等于導(dǎo)體棒的動(dòng)能、克服安培力做功產(chǎn)生的焦耳熱與克服摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能之和,有:

解得位移

3)當(dāng)金屬棒的速度大小為時(shí)v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

可知,此時(shí)電容器極板上的電荷量為

設(shè)在一小段時(shí)間內(nèi),可認(rèn)為導(dǎo)體棒做勻變速運(yùn)動(dòng),速度增加量為,

電容器極板上增加的電荷量為

根據(jù)電流的定義式

對(duì)導(dǎo)體棒受力分析,根據(jù)牛頓第二定律,有

代入上式可得:

可知導(dǎo)體棒的加速度與時(shí)間無關(guān),為一個(gè)定值,即導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)。

t=10s時(shí),,此時(shí)的功率

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】如圖所示為一種常見的身高體重測(cè)量?jī)x。測(cè)量?jī)x頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波,超聲波經(jīng)反射后返回,被測(cè)量?jī)x接收,測(cè)量?jī)x記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔。質(zhì)量為M0的測(cè)重臺(tái)置于壓力傳感器上,傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒有站人時(shí),測(cè)量?jī)x記錄的時(shí)間間隔為t0,輸出電壓為U0,某同學(xué)站上測(cè)重臺(tái),測(cè)量?jī)x記錄的時(shí)間間隔為t,輸出電壓為U。該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為

A. v(t0-t), B. v(t0-t)

C. v(t0-t), D. v(t0-t),

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】勻速圓周運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)中最為簡(jiǎn)單的一種運(yùn)動(dòng)形式。走時(shí)準(zhǔn)確的鐘表指針尖端的運(yùn)動(dòng)可以視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列鐘表均走時(shí)準(zhǔn)確。鐘表的時(shí)針尖端在運(yùn)動(dòng)過程中保持不變的物理量是

A. 周期B. 線速度C. 加速度D. 向心力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,AB是傾角為θ=30°的粗糙直軌道,BCD是光滑的圓弧軌道,AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切,圓弧的半徑為R,一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可以看做質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果它能在兩軌道間做往返運(yùn)動(dòng).已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,物體做往返運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中在AB軌道上通過的路程為s.求:

(1)物體與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ;

(2)最終當(dāng)物體通過圓弧軌道最低點(diǎn)E時(shí),對(duì)圓弧軌道的壓力;

(3)為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)D,釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離L′至少多大.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的概念、公式的理解,其中不正確的是( )

A. 根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=F/q,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和試探電荷的電荷量q成反比

B. 根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E=kQ/r2,E與Q成正比,而與r2成反比

C. 根據(jù)電場(chǎng)力做功的計(jì)算式W=Uq,一個(gè)電子在1V電壓下加速,電場(chǎng)力做功為1eV

D. 根據(jù)電勢(shì)差的定義式Uab=Wab/q,帶電量為1C的正電荷,從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為-1V。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于等勢(shì)面,下列說法正確的是(  )

A. 等勢(shì)面上各點(diǎn)電荷受力不一定相同

B. 同一等勢(shì)面上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小必定相等

C. 電荷所受靜電力的方向必和該點(diǎn)等勢(shì)面垂直,并指向電勢(shì)升高的方向

D. 電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移到另一點(diǎn),靜電力沒做功,電荷必在同一等勢(shì)面上移動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,長(zhǎng)為L=0.5 m、傾角為θ=37°的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電荷量為+q,質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),以初速度v0=2m/s恰能沿斜面勻速上滑,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,則下列說法中正確的是(  )

A. 小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能

B. 水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為

C. 若電場(chǎng)強(qiáng)度加倍,小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為3m/s2

D. 若電場(chǎng)強(qiáng)度減半,小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度為初速度v0的一半

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷,分別放在A、B兩處,如圖所示,A處電荷帶正電Q1,B處電荷帶負(fù)電Q2,且Q24Q1,另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3放在AB直線上,欲使Q1Q2、Q3三者均處于平衡狀態(tài),則(  )

A. Q3為負(fù)電荷,且放于A左方

B. Q3為負(fù)電荷,且放于B右方

C. Q3為正電荷,且放于A、B之間

D. Q3為正電荷,且放于B右方

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】從某一高度相隔1s先后釋放兩個(gè)相同的小球甲和乙,若不計(jì)空氣阻力,它們?cè)诳罩腥我粫r(shí)刻(  )

A. 甲、乙兩球距離越來越大 B. 甲、乙兩球距離保持不變

C. 甲、乙兩球速度之差越來越大 D. 甲、乙兩球速度之差保持不變

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