【題目】如圖所示,兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在豎直面上,導(dǎo)軌間距為L、足夠長(zhǎng),下部條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直,上部條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為2d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向平行導(dǎo)軌平面向下,在上部磁場(chǎng)區(qū)域的上邊緣水平放置導(dǎo)體棒(導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌絕緣),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間存在摩擦,動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。長(zhǎng)度為2d的絕緣棒將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成型裝置,總質(zhì)量為m,置于導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生,圖中未圖出),線框的邊長(zhǎng)為d(d<L),下邊與磁場(chǎng)區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放,導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界處返回,導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌接觸并且相互垂直。重力加速度為g。求:

(1)裝置剛開始時(shí)導(dǎo)體棒受到安培力的大小和方向;

(2)裝置從釋放到開始返回的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q;

(3)線框第一次穿出下方磁場(chǎng)下邊時(shí)的速度;

(4)若線框第一次穿越下方磁場(chǎng)區(qū)域所需的時(shí)間為t,求線框電阻R

【答案】(1)B0IL,方向垂直于紙面向里 (2)4mgd-BILd-2μB0ILd (3)

(4)

【解析】本題考查電磁感應(yīng)中的能量問題,需運(yùn)用安培力、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理(或牛頓第二定律)、微元法等知識(shí)求解。

(1)安培力大小為,方向垂直紙面向里。

(2)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)下邊界的過程中,由動(dòng)能定理得

解得

(3)設(shè)線框剛離開磁場(chǎng)下邊界時(shí)的速度為v1,則對(duì)接著向下運(yùn)動(dòng)2d的過程應(yīng)用動(dòng)能定理得,解得:

(4)設(shè)裝置在Δt內(nèi)速度變化量為Δv,由動(dòng)量定理得

化簡(jiǎn)得,其中

解得

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】用直流電源(內(nèi)阻可忽略不計(jì))、電阻箱、定值電阻R0(阻值為2.0kΩ)、開關(guān)和若干導(dǎo)線,連接成如圖甲所示的電路來測(cè)量電壓表V(量程3V)的內(nèi)阻Rv。

(1)閉合開關(guān)S,適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R,讀出電壓表的示數(shù)U,獲得多組數(shù)據(jù):

(2)某一次電阻箱的讀數(shù)如圖乙所示,其值為_______Ω;

(3)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)畫出如圖丙所示的 -R關(guān)系圖線,其中縱軸截距與圖線斜率的表達(dá)式分別為b=____k=______,(用電源電動(dòng)勢(shì)E、電阻箱的阻值R、定值電阻R0、內(nèi)阻Rv、電壓表的示數(shù)U,這些字母表示),由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算求得電壓表的內(nèi)阻Rv______,電源電動(dòng)勢(shì)E=______V(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字);

(4)若電源內(nèi)阻不可忽略,用此法測(cè)得的Rv______(填”)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一輛汽車行駛在水平公路上,為避免發(fā)生交通事故,突然緊急剎車,車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng),最終停下來.在公路上留下一段長(zhǎng)度為10m的直線剎車痕跡,路邊限速顯示牌顯示該路段的最高行駛速度為30km/h,若將汽車剎車的運(yùn)動(dòng)看做是勻減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度大小是5m/s2

(1)請(qǐng)通過計(jì)算判斷該車是否超速?

(2)求該車從開始剎車到停下來所需時(shí)間?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩平行金屬板A、B長(zhǎng)8cm,兩板間距離d=8cm,A板比B板電勢(shì)高300V,一帶正電的粒子電荷量q=10﹣10C,質(zhì)量m=10﹣20kg,沿電場(chǎng)中心線RO垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng),初速度υ0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場(chǎng)區(qū)域后,進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域,(設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響),已知兩界面MN、PS相距為12cm,D是中心線RO與界面PS的交點(diǎn),O點(diǎn)在中心線上,距離界面PS為9cm,粒子穿過界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上.(靜電力常數(shù)k=9.0×109Nm2/C2)(粒子重力忽略不計(jì))

(1)求粒子穿過界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)?到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)多遠(yuǎn)?
(2)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】空間有平行于紙面的勻強(qiáng)電場(chǎng),一電荷量為﹣q的質(zhì)點(diǎn)(重力不計(jì)),在恒定拉力F的作用下沿虛線由M勻速運(yùn)動(dòng)到N,如圖所示,已知力F和MN間夾角為θ,MN間距離為d,則( )

A.MN兩點(diǎn)的電勢(shì)差為
B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
C.帶電小球由M運(yùn)動(dòng)到N的過程中,電勢(shì)能減少了Fdcosθ
D.若要使帶電小球由N向M做勻速直線運(yùn)動(dòng),則F必須反向

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】浙江寧波慈溪方特歡樂世界的“跳樓機(jī)”游戲,以驚險(xiǎn)刺激深受年輕人的歡迎,它的基本原理是將巨型娛樂器械由升降機(jī)送到離地面100m的高處,然后讓座艙自由落下。落到離地面20 m高時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng),使座艙均勻減速,到達(dá)地面時(shí)剛好停下。某次游戲中,座艙中小明用手托著重5N的蘋果,(取g=10m/s2)試求:

(1)此過程中的最大速度是多少?

(2)當(dāng)座艙落到離地面40m的位置時(shí),手對(duì)蘋果的支持力?

(3)當(dāng)座艙落到離地面15m的位置時(shí),蘋果對(duì)手的壓力?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,用電池對(duì)電容器充電,電路a、b之間接有一靈敏電流表,兩極板間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩極板的間距變大,則( )

A.電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)
B.電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)
C.電流表中將有從a到b的電流
D.電流表中將有從b到a的電流

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑水平軌道與半徑為R的光滑豎直半圓軌道在B點(diǎn)平滑連接.在過圓心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電量為+q的小球從水平軌道上A點(diǎn)由靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)離開圓軌道后,經(jīng)界面MN上的P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)(P點(diǎn)恰好在A點(diǎn)的正上方,如圖.小球可視為質(zhì)點(diǎn),小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)之前電量保持不變,經(jīng)過C點(diǎn)后電量立即變?yōu)榱悖阎狝、B間距離為2R,重力加速度為g.在上述運(yùn)動(dòng)過程中,求:

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大。
(2)小球在圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)最大速率;
(3)小球?qū)A軌道的最大壓力的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有三個(gè)相同的金屬小球A、B、C,其中A、B兩球帶電情況完全相同,C球不帶電,將A、B兩球相隔一定距離固定起來,兩球間的庫侖力是F,若使C球先和A接觸,再與B球接觸,移去C,則A、B間的庫侖力變?yōu)椋?)
A.
B.
C.
D.

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