【題目】如圖所示,足夠長的光滑豎直平行金屬軌道處于一個很大的勻強磁場中,已知軌道寬為l,磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直軌道平面水平指向紙里。軌道上端接入一個滑動變阻器和一個定值電阻,已知滑動變阻器的最大阻值為R,定值電阻阻值為R/2。軌道下端有根金屬棒CD恰好水平擱在軌道上,接觸良好,已知金屬棒質(zhì)量為m。起初滑片P處于變阻器的中央,CD棒在一平行于軌道平面的豎直向上F作用下,以某一初速度開始向上做勻減速直線運動,已知初速度大小為v0,加速度大小為a。不考慮金屬棒和軌道的電阻,重力加速度大小為g。則

1)請說明金屬棒運動過程中棒中感應(yīng)電流方向;

2)保持滑片P位置不變,金屬棒運動過程中經(jīng)過多少時間時流過定值電阻的電流為零?此時外力F多大?

3)保持滑片P位置不變,金屬棒運動過程中經(jīng)過多少時間時流過定值電阻的電流為I0I0已知且非零值)?此時外力F多大?

【答案】(1)CD,后DC(2) ;F =mg-ma;(3)見解析;

【解析】

(1)金屬棒先向上勻減速直線運動,減到零后向下勻加速直線運動。因此根據(jù)右手定則,當金屬棒CD向上運動時,棒中感應(yīng)電流方向為:DC;然后當金屬棒CD向下運動時,棒中感應(yīng)電流方向為: CD ;

(2)若流過定值電阻的電流為零,則此時電路中沒有感應(yīng)電流,即感應(yīng)電動勢為零,根據(jù)E=BLv可知道,v=0。

根據(jù)運動學(xué)公式:0= v0+at,得到

金屬棒運動過程中經(jīng)過流過定值電阻的電流為零,此時安培力為零,根據(jù)牛頓第二定律,得到mg-F=ma,此時外力F =mg-ma.

3)當滑片處于中央時,并聯(lián)電阻為R/4,回路總電阻為3R/4。流過定值電阻的電流為I0時,此時干路電流為2I0,

電動勢為E=2I0R=I0R ,根據(jù)E=BLv,得到

討論:金屬棒先向上勻減速直線運動,后向下勻加速直線運動。

①當v0< 時,只在向下加速過程中,才出現(xiàn)流過定值電阻的電流為I0。根據(jù)運動學(xué)公式得到解得,經(jīng)過時間 流過定值電阻的電流為I0

此時根據(jù)牛頓第二定律得到:mg -F- FA=ma,

此時F =mg- ma- FA= mg- ma-2I0LB

②當v0=,在t1=0以及向下加速過程中,出現(xiàn)流過定值電阻的電流為I0。t2=;

t1=0時,棒向上運動,mg +FA-F =ma,得到此時F =mg+FA-ma = mg-ma+2I0LB

t2時,棒向下運動,mg -F- FA=ma,此時F =mg- ma- FA= mg- ma-2I0LB

v0> 時,向上和向下過程中都出現(xiàn)流過定值電阻的電流為I0

向上過程中,由v=v0-at ,可得

此時mg +FA-F =ma,得到此時F =mg+FA-ma = mg-ma+2I0LB

向下過程中,由-v=v0-at ,可得,

經(jīng)過時間 ,此時mg -F- FA=ma,此時F =mg- ma- FA= mg- ma-2I0LB

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】如圖所示2019個質(zhì)量分別為m的小球通過輕質(zhì)彈簧相連(在彈性限度內(nèi)),在水平拉力F的作用下一起以加速度a向右勻加速運動,設(shè)12之間的彈簧的彈力為F1-2,23間彈簧的彈力為F2-3,20182019間彈簧的彈力為F2018-2019,則下列結(jié)論正確的是( )

A. F1-2F2-3 F2018-2019=1232018

B. 從左到右每根彈簧的彈性勢能之比為:14920182

C. 如果突然撤去拉力F,撤去的瞬間,每個球的加速度依然為a,但第2019個球除外

D. 如果12兩個球間的彈簧從第1個球處脫落,那么每個球的加速度依然為a,除第1個球外

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于電容的說法正確的是(  )

A. 電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量

B. 電容器A的電容比B的大,說明A的帶電荷量比B

C. 電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1V時電容器需要帶的電荷量

D. 由公式C=Q/U知,若電容器兩極間電壓為10 V,極板帶電量為2×10-5C,則電容器電容大小為5×105F

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)想在實驗室測量電壓表V1的內(nèi)阻.

(1) 他先用多用電表的歐姆擋“×1k”測量,如圖甲所示,該讀數(shù)為________Ω;多用表的紅表筆與電壓表V________(選填”)的接線柱相連.

(2) 為了更準確地測量電壓表V1的內(nèi)阻,實驗室提供的實驗器材如下:

A. 待測電壓表V1(量程為0~3 V);

B. 電壓表V2(量程為0~9 V,內(nèi)阻約為9 kΩ);

C. 滑動變阻器R1(最大阻值為20 Ω,額定電流為1 A);

D. 定值電阻R3(阻值為6 kΩ);

E. 電源(電動勢為9 V,內(nèi)阻約為1 Ω);

F. 開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.

根據(jù)提供的器材,連接圖乙中的實物圖__________

某次實驗時電壓表V1和電壓表V2的讀數(shù)分別為U1U2,移動滑動變阻器滑片,多次測量,作出U2U1圖象如圖丙所示,已知圖象的斜率為k,則內(nèi)阻RV1的表達式為________(R3k表示).

考慮電壓表V2的內(nèi)電阻,則該方法對實驗的測量結(jié)果________(選填”)影響.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電路中有一自耦變壓器,其原線圈接在電壓穩(wěn)定的交流電源上,副線圈上連接了燈泡、定值電阻R1R2,電流表和電壓表都是理想電表,起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。則下列說法中正確的是(  )

A. P不動,閉合開關(guān)S,燈變亮

B. P不動,閉合開關(guān)S,電流表、電壓表示數(shù)均增大

C. 保持開關(guān)S閉合,P向上移動時,燈變亮

D. 保持開關(guān)S閉合,P向下移動時,電壓表、電流表示數(shù)均減小

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【題目】在一次南極科考中,科考人員使用磁強計測定地磁場的磁感應(yīng)強度。其原理如圖所示,電路中有一段長方體的金屬導(dǎo)體,它長、寬、高分別為ab、c,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導(dǎo)體中電流強度沿x軸正方向大小為I。已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,自由電子做定向移動可視為勻速運動,測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間電壓為U,

A. 金屬導(dǎo)體的前側(cè)面電勢較低

B. 金屬導(dǎo)體的電阻為

C. 自由電子定向移動的速度大小為

D. 磁感應(yīng)強度的大小為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,帶箭頭的線段表示某一電場的電場線,在電場力作用下一帶電粒子(不計重力)經(jīng)過A點飛向B點,徑跡如圖中虛線所示,則下列說法中正確的是(  )

A. A、B兩點相比較,粒子在A點加速度較大

B. AB兩點相比較,A點電勢較高

C. A、B兩點相比較,粒子在B點加速度較大

D. AB兩點相比較,粒子在B點電勢能高

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一半徑R=1m、豎直圓弧形光滑軌道,與斜面相切于B處,圓弧軌道的最高點為M,斜面傾角θ=370,t=0時刻,有一質(zhì)量m=2Kg的物塊從A點開始沿斜面上滑,其在斜面上運動的速度變化規(guī)律如圖乙所示,若物塊恰能到達M點,取g=10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8,求:

(1)物塊經(jīng)過B點時的速度VB

(2)物塊在斜面上向上滑動的過程中克服摩擦力做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)想測出濟南當?shù)氐闹亓铀俣萭,并驗證機械能守恒定律為了減小誤差,他設(shè)計了一個實驗如下:將一根長直鋁棒用細線懸掛在空中如圖甲所示,在靠近鋁棒下端的一側(cè)固定電動機M,使電動機轉(zhuǎn)軸處于豎直方向,在轉(zhuǎn)軸上水平固定一支特制筆N,借助轉(zhuǎn)動時的現(xiàn)象,將墨汁甩出形成一條細線調(diào)整筆的位置,使墨汁在棒上能清晰地留下墨線啟動電動機待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后,用火燒斷懸線,讓鋁棒自由下落,筆在鋁棒上相應(yīng)位置留下墨線圖乙是實驗時在鋁棒上所留下的墨線,將某條合適的墨線A作為起始線,此后每隔4條墨線取一條計數(shù)墨線,分別記作B、C、D、E將最小刻度為毫米的刻度尺的零刻度線對準A,此時B、C、D、E對應(yīng)的刻度依次為1468cm、3915cm、7341cm、11746cm已知電動機的轉(zhuǎn)速為3 000r/min求:

1相鄰的兩條計數(shù)墨線對應(yīng)的時間間隔為 s

2由實驗測得濟南當?shù)氐闹亓铀俣葹?/span> m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字

3該同學(xué)計算出畫各條墨線時的速度v,以為縱軸,以各條墨線到墨線A的距離h為橫軸,描點連線,得出了如圖丙所示的圖象,在誤差允許的范圍內(nèi)據(jù)此圖象能驗證機械能守恒定律,但圖線不過原點的原因是

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