【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有足夠長(zhǎng)、不計(jì)電阻的兩組平行光滑金屬導(dǎo)軌,寬度均為L=0.5m,上方連接一個(gè)阻值R=1Ω的定值電阻,虛線下方的區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。完全相同的兩根金屬桿1和2靠在導(dǎo)軌上,金屬桿長(zhǎng)與導(dǎo)軌等寬且與導(dǎo)軌接觸良好,電阻均為r =0.5Ω。將金屬桿1固定在磁場(chǎng)的上邊緣(仍在此磁場(chǎng)內(nèi)),金屬桿2從磁場(chǎng)邊界上方h0=0.8m處由靜止釋放,進(jìn)入磁場(chǎng)后恰作勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2)求:
(1)金屬桿的質(zhì)量m;
(2)若金屬桿2從磁場(chǎng)邊界上方h1=0.2m處由靜止釋放,進(jìn)入磁場(chǎng)下落一段距離后做勻速運(yùn)動(dòng)。在金屬桿2加速的過(guò)程中整個(gè)回路產(chǎn)生了1.4J的電熱。求此過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量q;
(3)若金屬桿2仍然從磁場(chǎng)邊界上方h1=0.2m處由靜止釋放,在金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)的同時(shí)釋放金屬桿1,試求兩根金屬桿各自的最大速度。
【答案】(1) m=0.2kg(2)q =0.65C(3) v1=1m/s,v2=3m/s
【解析】
金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v,進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),重力與安培力平衡,由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由歐姆定律求出電流,由安培力公式求出安培力,最后有平衡條件求出m;金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后開始勻速運(yùn)動(dòng),速度大小仍等于v.根據(jù)能量守恒求出h2,由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由歐姆定律求出電流,最后由電流的定義式求出電量q;釋放金屬桿1后,兩桿受力情況相同,且都向下加速運(yùn)動(dòng),合力等于零時(shí)速度最大.根據(jù)平衡條件得到兩桿速度之和.由于兩個(gè)金屬桿任何時(shí)刻受力情況相同,任何時(shí)刻兩者量也相的加速度也都相同,在相同時(shí)間內(nèi)速度的增同,根據(jù)速度增量相同,得到速度的關(guān)系,聯(lián)立求解兩桿的最大速度
(1)金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)的速度:
金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)后切割磁感線,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvm,感應(yīng)電流
金屬桿恰做勻速運(yùn)動(dòng),受安培力和重力平衡:mg=BIL
解出m===0.2kg
(2)金屬桿2自由下落h1,進(jìn)入磁場(chǎng),做加速運(yùn)動(dòng),設(shè)金屬桿2在磁場(chǎng)內(nèi)下降h2后達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng),在加速的過(guò)程中,部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能產(chǎn)生電熱,有mg(h1+h2)=+Q
可得h2=1=1.3m
金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)到勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,
解出流過(guò)電阻的電量:q== C =0.65C
(3)金屬桿2剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v==m/s=2m/s
金屬桿2進(jìn)入磁場(chǎng)同時(shí)釋放金屬桿1后,回路中有感應(yīng)電流,兩桿都受安培力和重力,且受力情況相同,都向下做加速運(yùn)動(dòng),隨速度增大,感應(yīng)電流增大,安培力增大,直到安培力和重力相等時(shí),速度達(dá)到最大。
金屬桿1和2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=BLv1,E2=BLv2
感應(yīng)電流為
達(dá)到最大速度時(shí)桿的重力等于安培力mg=BIL
整理得到:v1+ v2==4 m/s
因?yàn)閮蓚(gè)金屬桿任何時(shí)刻受力情況相同,因此任何時(shí)刻兩者的加速度也都相同,在相同時(shí)間內(nèi)速度的增量也必相同,即:v1-0 =v2-v
代入數(shù)據(jù)得v2= v1+2
聯(lián)立求出:v1=1m/s,v2=3m/s
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】小張同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn).
(1)請(qǐng)將下列主要實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整:
A.使小球從_________________位置開始運(yùn)動(dòng),記下小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的一系列位置.
B.安裝器材,使斜槽末端切線______________,記下平拋起點(diǎn)O點(diǎn)和過(guò)O點(diǎn)的豎直線.
C.測(cè)出曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y,用公式計(jì)算出平拋的初速度.
D.取下記錄紙,以平拋的起點(diǎn)O為原點(diǎn),以過(guò)O點(diǎn)的豎直線為縱軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線描繪出小球運(yùn)動(dòng)軌跡.
(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_________________.
(3)他在得到的小球運(yùn)動(dòng)軌跡上,選取了橫坐標(biāo)x=10.00cm,縱坐標(biāo)y=4.90cm的點(diǎn),據(jù)此計(jì)算出小球下落的時(shí)間為_________ s、 水平的初速度為___________m/s.(取g=9.80m/s2)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極,緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極,并把它們與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,例如鹽水.如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中,如圖所示,通過(guò)所學(xué)的知識(shí)可知,當(dāng)接通電源后從上向下看( )
A. 液體將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
B. 液體將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
C. 若僅調(diào)換N、S 極位置,液體旋轉(zhuǎn)方向不變
D. 若僅調(diào)換電源正、負(fù)極位置,液體旋轉(zhuǎn)方向不變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在磁場(chǎng)中某一點(diǎn),已經(jīng)測(cè)出一段0.5 cm長(zhǎng)的導(dǎo)線中通入0.01 A電流時(shí),受到的安培力為5.0×10-6N,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定是0.1 T
B. 該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定不小于0.1 T
C. 該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小一定不大于0.1 T
D. 該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向即為導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,質(zhì)量M=1 kg的木板靜止在水平面上,質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊靜止在木板的右端。設(shè)最大摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4,取g=10 m/s2.現(xiàn)給鐵塊施加一個(gè)水平向左的力F.
(1)若力F恒為8 N,經(jīng)1 s鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端。求:木板的長(zhǎng)度L
(2)若力F從零開始逐漸增加,且木板足夠長(zhǎng)。試通過(guò)分析與計(jì)算,在圖中作出鐵塊受到的摩擦力f隨力F大小變化的圖象
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上,它們與圓臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,A的質(zhì)量為2m,B、C質(zhì)量均為m,A、B離軸心距離為R,C離軸心2R,則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)(設(shè)A、B、C都沒(méi)有滑動(dòng))
A. 物體C的向心加速度最大
B. 物體B受到的靜摩擦力最大
C. ω= 是C開始滑動(dòng)的臨界角速度
D. 當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí),B比A先滑動(dòng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中,A、B兩球同時(shí)落地,說(shuō)明__________,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn):將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi),最下端水平,把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放,滑道2與光滑水平板吻接,則他將觀察到的現(xiàn)象是__________,這說(shuō)明____________。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,兩根互相平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置,相距d=1m、且足夠長(zhǎng)、不計(jì)電阻。AC、BD區(qū)域光滑,其它區(qū)域粗糙且動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,并在AB的左側(cè)和CD的右側(cè)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T。在導(dǎo)軌中央放置著兩根質(zhì)量均為m=1kg,電阻均為R=2Ω的金屬棒a、b,用一鎖定裝置將一彈簧壓縮在金屬棒a、b之間(彈簧與a、b不栓連),此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能E=9J,F(xiàn)解除鎖定,當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),a、b棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng),且b棒向右運(yùn)動(dòng)x=0.8m后停止,g取10m/s2,求:
(1)a、b棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大。
(2)金屬棒b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小
(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2,Q1和Q2之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)高低如圖中的曲線所示,規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,下列推理與圖象信息不符合的是( )
A. Q1一定大于Q2
B. Q1和Q2一定是同種電荷,但不一定是正電荷
C. 電勢(shì)最低處P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0
D. Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn)
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