【題目】如圖所示,水平面上有兩條相互平行的光滑金屬導(dǎo)軌PQMN間距為d,左側(cè)PM之間通過一電阻R連接,兩條傾角為θ的光滑導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌在N、Q處平滑連接,水平導(dǎo)軌的FDNQ區(qū)域有豎直方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,磁場區(qū)域長度為xP,M兩處有套在導(dǎo)軌上的兩根完全相同的絕緣輕質(zhì)彈簧,其原長為PF,現(xiàn)用某約束裝量將兩彈簧壓縮到圖中虛線處,只要有微小擾動,約束裝置就解除壓縮。長度為d,質(zhì)量為m,電阻為R的導(dǎo)體棒,從AC處由靜止釋放,出磁場區(qū)域后向左運動觸發(fā)彈簧。由于彈簧的作用,導(dǎo)體棒向右運動,當(dāng)導(dǎo)體棒進入磁場后,約束裝置重新起作用,將彈簧壓縮到原位置.

1)若導(dǎo)體棒從高水平導(dǎo)軌高h的位置釋放,經(jīng)過一段時間后重新滑上斜面,恰好能返回原來的位置,求導(dǎo)體棒第一次出磁場時的速率

2)在(1)條件下,求每根彈簧被約束裝置壓縮后所具有的彈性勢能。

3)要使導(dǎo)體棒最終能在水平導(dǎo)軌與傾斜導(dǎo)軌間來回運動,則導(dǎo)體神初始高度H及每根彈簧儲存的彈性勢能需要滿足什么條件?

【答案】(1)v2=- (2) Ep= (3) HEP

【解析】

1)導(dǎo)體棒在傾斜軌道上向下滑動的過程中,根據(jù)機械能守恒定律有:

mgh=

解得:v1=

導(dǎo)體棒越過磁場的過程中,根據(jù)動量定理可得:

-BdIt=mv2-mv1

根據(jù)電荷量的計算公式q=It==

解得v2=-;

2)設(shè)解除彈簧約束,彈簧恢復(fù)壓縮后導(dǎo)體棒的速度為v3,根據(jù)導(dǎo)體棒與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒可得:

=+2Ep

導(dǎo)體棒向右通過磁場的過程中,同理可得:

v4=v3-

由于導(dǎo)體棒恰好能回到原處,所以有v4=v1

聯(lián)立解得:Ep=;

3)導(dǎo)體棒穿過磁場才能把彈簧壓縮,故需要滿足v20,

H

要使導(dǎo)體棒不斷地運動下去,導(dǎo)體棒必須要回到NQ位置,則:

EP=

要使導(dǎo)體棒最終能在水平導(dǎo)軌與傾斜導(dǎo)軌間來回運動,H,且彈簧的彈性勢能滿足EP。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】使用多用電表測量電阻時,多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個直流電源(一般為電池)、一個電阻和一表頭相串聯(lián),兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端,F(xiàn)需 要測量多用電表內(nèi)電池的電動勢,給定的器材有:待測多用電表,量程為60 mA的電流表,電阻箱,導(dǎo)線若干。實驗時,將多用電表調(diào)至×1 Ω擋,調(diào)好零點;電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值。完成下列填空:

1)儀器連線如圖l所示(ab是多用電表的兩個表筆)。若兩電表均正常工作,則表筆a_________ (填)色;

2)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后,圖1中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖2a),(b),(c)所示,則多用電表的讀數(shù)為_________Ω.電流表的讀數(shù)為_________mA,電阻箱的讀數(shù)為_________Ω

3)將圖l中多用電表的兩表筆短接,此時流過多用電表的電流為_________mA;(保留3位有效數(shù)字)

4)計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為_________V。(保留3位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】對于如圖所示的情景,交通法規(guī)定車讓人,否則駕駛員將受到處罰。若以8m/s勻速行駛的汽車即將通過路口,有行人正在過人行橫道,此時汽車的前端距停車線8m,該車減速時的加速度大小為5m/s2.下列說法正確的是(

A. 駕駛員立即剎車制動,則至少需要2s汽車才停止

B. 在距停車線6.4m處才開始剎車制動,汽車前端恰能停止于停車線處

C. 若經(jīng)0.2s后才開始剎車制動,汽車前端恰能止于停車線處

D. 若經(jīng)0.4s后才開始剎車制動,汽車前端恰能止于停車線處

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑的平行導(dǎo)軌P、Q相距L=1m,處在同一水平面中,導(dǎo)軌的左端接有如圖所示的電路,其中水平放置的電容器C兩極板相距d=10mm,定值電阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,導(dǎo)軌的電阻不計,磁感強度B=0.4T的勻強磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面,當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動(開關(guān)S斷開)時,電容器兩極之間質(zhì)量m=1×10-14kg,帶電量的微粒恰好靜止不動;當(dāng)S閉合時,微粒以加速度a=7m/s2向下做勻加速運動,取g=10m/s2,求:

1)金屬棒ab運動的速度多大?電阻多大?

2S閉合后,使金屬棒ab做勻速運動的外力的功率多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角,上端連接阻值R=1.5Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.整個裝置處于一勻強磁場中,該勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示.(g=10m/s2

1)保持ab棒靜止,在04s內(nèi),通過金屬棒ab的電流多大?方向如何?

2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求當(dāng)t=2s時,外力F的大小和方向;

35s后,撤去外力F,金屬棒將由靜止開始下滑,這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計算機,在顯示器顯示的電壓達到某一恒定值后,記下該時刻棒的位置,測出該位置與棒初始位置相距2.4m,求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在寒冷的冬天,路面很容易結(jié)冰,在冰雪路面上汽車一定要低速行駛.在冰雪覆蓋的路面上,車輛遇緊急情況剎車時,車輪會抱死而打滑。如圖所示,假設(shè)某汽車以10m/s的速度行駛至一個斜坡的頂端A時,突然發(fā)現(xiàn)坡底前方有一位行人正以2m/s的速度做同向勻速運動,司機立即剎車,但因冰雪路面太滑,汽車仍沿斜坡滑行。已知斜坡的高AB=3 m,長AC=5 m,司機剎車時行人距坡底C點的距離CE=6 m,從廠家的技術(shù)手冊中查得該車輪胎與冰雪路面的動摩擦因數(shù)約為0.5.

(1)求汽車沿斜坡滑下的加速度大小。

(2)試分析此種情況下,行人是否有危險。

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【題目】如圖所示,一列簡諧橫波向右傳播,PQ兩質(zhì)點平衡位置相距0.2 m。當(dāng)P運動到平衡位置上方最大位移處時,Q剛好運動到平衡位置下方最大位移處,則這列波的波長可能是

A. 0.8 mB. 0.6 mC. 0.4 mD. 0.2 m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運動。其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示。由此可知(g10m/s2)

A. 物體加速度大小為lm/s2

B. F的大小為21N

C. 4s末力F的功率大小為21W

D. 4s內(nèi)F做的功為84J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,是一個電熱器的工作原理圖,電熱器內(nèi)有兩個阻值分別為R1=60ΩR2=30Ω的電熱絲;旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤,在圓盤的邊緣依次有0、1、2、……910個金屬觸點;可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)旋鈕兩端各有一個金屬滑片,轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以將相鄰的觸點連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中A擋位置時,金屬滑片將0、1觸點接通,同時另一端將5、6觸點接通。用這個旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實現(xiàn)電熱器有多擋位工作的要求。請回答:

(1)箭頭指向哪個擋位時,電路不加熱?

(2)箭頭指向哪個擋位時,加熱功率最大?

(3)將此電熱器接入家庭電路中,電熱器在正常工作時每個擋位的功率各是多大。

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