(10分)兩根平行金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置,與水平面夾角為37°,相距d=0.5 m,a、b間接一個電阻為R=1.5 Ω.在導(dǎo)軌上c、d兩點處放一根質(zhì)量m=0.05 kg的金屬棒,bc長L=1 m,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.金屬棒與導(dǎo)軌接觸點間電阻r=0.5 Ω, 金屬棒被兩個垂直于導(dǎo)軌的木樁頂住而不會下滑,如圖甲所示.在金屬導(dǎo)軌區(qū)域加一個垂直導(dǎo)軌斜向下的勻強磁場,磁場隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示.重力加速度g=10 m/s2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

(1)0~1.0 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大;
(2)t=0時刻,金屬棒所受的安培力大;
(3)在磁場變化的全過程中,若金屬棒始終沒有離開木樁而上升,則圖乙中t0的最大值;
(4)通過計算在圖中畫出0~t0max內(nèi)金屬棒受到的靜摩擦力隨時間的變化圖象.
(1) 0.4 V  (2) 0.02 N (3) t0max=6 s (4)如圖所示

試題分析:(1)讀題圖可知: T/s=0.8 T/s
εLd=0.8×1×0.5 V=0.4 V
(2)IA=0.2 A
F0=B0Id=0.2×0.2×0.5 N=0.02 N
(3)此時金屬棒對木樁的壓力為零,最大靜摩擦力沿斜面向下,此時沿傾斜導(dǎo)軌方向上合外力為零
F=B(t)Id=(0.2+0.8t0max)×0.2×0.5 N=(0.02+0.08t0max)N
N=mgcos 37°=0.05×10×0.8 N=0.4 N
f=μN=0.5×0.4 N=0.2 N,即最大靜摩擦力.
F=mgsin 37°+f
代入相關(guān)數(shù)據(jù)后,得:t0max=6s
(4)一開始,木樁對金屬棒有支持力,金屬棒對導(dǎo)軌無相對運動趨勢:f=0.2隨著安培力F的增大,木樁對金屬棒的彈力減小,直至彈力為零.
滿足:F=B(t)Id=mgsin 37°
代入數(shù)據(jù):(0.2+0.8t)×0.2×0.5=0.05×10×0.6
得:t=3.5 s.
F繼續(xù)增大,f從零開始增大,
F=B(t)Id=(0.2+0.8t)×0.2×0.5=mgsin 37°+f
所以f隨t線性增大至f=0.2 N(此時t0max=6 s)
練習(xí)冊系列答案
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如圖所示,有缺口的金屬圓環(huán)與板間距為d的平行板電容器的兩極板焊接在一起,金屬環(huán)右側(cè)有一垂直紙面向外的勻強磁場,現(xiàn)使金屬環(huán)以恒定不變的速率v向右運動由磁場外進入磁場,在金屬環(huán)進入磁場的過程中,電容器帶電量Q隨時間t變化的定性圖象應(yīng)為 (  )

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如圖所示,磁帶錄音機可用作錄音,也可用作放音,其主要部件為可勻速行進的磁帶a和繞有線圈的磁頭b.下面對于它們在錄音、放音過程中主要工作原理的描述,正確的是  (    )
A.放音的主要原理是電磁感應(yīng),錄音的主要原理是電流的磁效應(yīng)
B.錄音的主要原理是電磁感應(yīng),放音的主要原理是電流的磁效應(yīng)
C.放音和錄音的主要原理都是磁場對電流的作用
D.放音和錄音的主要原理都是電磁感應(yīng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd,b、d間連有一固定電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計.MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿,與ab垂直,其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度的大小為B,磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi)).現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運動.令E表示MN產(chǎn)生的電動勢,U表示MN兩端的電壓的大小,則(  )
A.U=Blv
B.E=Blv
C.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d
D.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一個“∠”形導(dǎo)軌垂直于磁場固定在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,a是與導(dǎo)軌材料相同、粗細相同的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。在外力作用下,導(dǎo)體棒以恒定速度v向右運動,以導(dǎo)體棒在右圖所示位置的時刻作為時間的零點,下列物理量隨時間變化的圖像可能正確的是

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖1所示,虛線MN、M′N′為一勻強磁場區(qū)域的左右邊界,磁場寬度為L,方向豎直向下。邊長為l的正方形閉合金屬線框abcd,以初速度v0沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運動,經(jīng)過一段時間線框通過了磁場區(qū)域。已知l<L,甲、乙兩位同學(xué)對該過程進行了分析,當線框的ab邊與MN重合時記為t=0,分別定性畫出了線框所受安培力F隨時間t變化的圖線,如圖2、圖3所示,圖中S1、S2、S3和S4是圖線與t軸圍成的面積。關(guān)于兩圖線的判斷以及S1、S2、S3和S4應(yīng)具有的大小關(guān)系,下列說法正確的是
A.圖2正確,且S1>S2B.圖2正確,且S1=S2
C.圖3正確,且S3>S4D.圖3正確,且S3=S4

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向),導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,除電阻R的阻值外,其余電阻不計,導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止狀態(tài).規(guī)定a→b的方向為電流的正方向,水平向右的方向為外力的正方向,則在0~2t0時間內(nèi),能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時間及外力與時間關(guān)系的圖線是( 。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖所示.下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述中正確的是(  )
A.圖①中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變
B.圖②中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大
C.圖③中回路在0~t1時間內(nèi) 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1~t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
D.圖④中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小后變大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,處在勻強磁場中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直.在t=0時刻,線圈平面與紙面重合,線圈的cd邊離開紙面向外運動.若規(guī)定a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正方向,則下圖能反映線圈感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是(  )

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