【題目】如圖所示,固定的水平金屬環(huán)形軌道處于磁感應(yīng)強度大小為、方向豎直向下的勻強磁場中,長為r=1m、水平輕質(zhì)金屬桿OA的一端可繞過環(huán)心O的光滑豎直軸自由轉(zhuǎn)動,另一端固定一質(zhì)量M=2kg、可視為質(zhì)點的金屬物塊。傾角θ=37°、間距為L=1m的兩平行金屬導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度大小也為、方向垂直兩導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,下端接一電阻R0,上端分別通過電刷與豎直軸、環(huán)形導(dǎo)軌相連。一質(zhì)量為m=1kg的金屬棒CD放在兩導(dǎo)軌上。已知桿OA、棒CDR0的阻值均為R=1Ω,其他電阻不計。棒CD始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)若使桿OA不動,棒CD由靜止釋放,最終以速率v=1m/s沿導(dǎo)軌勻速下滑,求棒CD中的最大電流I1以及棒CD與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ1。

(2)若小猛同學(xué)給物塊某一初速度,使其繞環(huán)心O沿順時針方向(從上向下看)運動,此時棒CD由靜止釋放且棒CD中的電流是(1)問中的最大電流的4倍,當(dāng)物塊運動的路程為s=15m時棒CD恰好要下滑,已知物塊與環(huán)形軌道間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2,物塊在軌道上做圓周運動的向心力均由桿OA的拉力提供,求棒CD處于靜止?fàn)顟B(tài)時棒CD中產(chǎn)生的總焦耳熱Q1

【答案】(1), (2)

【解析】(1)電路中總電阻

CD切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

CD沿導(dǎo)軌勻速向下,受力平衡

解得

(2)物塊以初速v0沿順時針方向運動時,CD受安培力沿導(dǎo)軌向上

所以棒CD處于靜止?fàn)顟B(tài)。

電路中總電阻

OA切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

聯(lián)立解得

設(shè)棒CD恰好要下滑時,棒CD中電流為I,物塊速率為v。

對棒CD

OA切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

聯(lián)立解得

物塊運動的速率從v0減為v的過程中,根據(jù)能量守恒定律有

根據(jù)焦耳定律有

聯(lián)立解得

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】如圖,用碰撞實驗器可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.

(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過測量__________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放高度h

B.小球拋出點距地面的高度H

C.小球做平拋運動的水平射程

(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影,實驗時先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP,然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是___________.(填選項前的符號)

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2

B.測量小球m1開始釋放高度h

C.測量拋出點距地面的高度H

D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達(dá)式可表示為______________________(2)中測量的量表示.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是氫原子四個能級的示意圖,當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時會輻射一定頻率的光子,以下說法不正確的是

A. 一個處于n=3能級的氫原子,自發(fā)躍遷時最多能輻射出三種不同頻率的光子

B. 根據(jù)玻爾理論可知,氫原子輻射出一個光子后,氫原子的電勢能減小,核外電子動能增大

C. n=4能級的氫原子自發(fā)躍遷時,輻射光子的能量最大為12.75eV

D. 用能量為11.0eV的電子轟擊基態(tài)氫原子能使其躍遷到更高能級

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示一名消防隊員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中,沿著長為12m的豎立在地面上的鋼管往下滑已知這名消防隊員的質(zhì)量為60kg,他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再勻減速下滑,滑到地面時速度恰好為零.如果他加速時的加速度大小是減速時的 2 倍,下滑的總時間為 3s,g 10m/s2,那么該消防隊員(

A. 下滑過程中的最大速度為 4m/s

B. 加速與減速過程的時間之比為1:2

C. 加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為1:7

D. 加速與減速過程的位移之比為1:4

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)嘗試把一個靈敏電流表改裝成溫度表,他所選用的器材有:靈敏電流表待改裝,學(xué)生電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,滑動變阻器,單刀雙擲開關(guān),導(dǎo)線若干,導(dǎo)熱性能良好的防水材料,標(biāo)準(zhǔn)溫度計,PTC熱敏電阻Rt。PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為,,。設(shè)計電路圖如圖所示,并按如下步驟進(jìn)行操作

1按電路圖連接好實驗器材。

2將滑動變阻器滑片P滑到 ab,單刀雙擲開關(guān)S擲于 cd,調(diào)節(jié)滑片P使電流表 ,并在以后的操作中保持滑片P位置不動,設(shè)此時電路總電阻為R,斷開電路。

3容器中倒入適量開水,觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計,每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計示數(shù)下降5,就將開關(guān)S置于d端,并記錄此時的溫度t和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,然后斷開開關(guān)。請根據(jù)溫度表的設(shè)計原理和電路圖,寫出電流與溫度的關(guān)系式用題目中給定的符號I=

4根據(jù)對應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù),重新刻制電流表的表盤,改裝成溫度表。根據(jù)改裝原理,此溫度表表盤刻度線的特點是:低溫刻度在 側(cè),刻度線分布是否均勻? 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圓柱形噴霧器高為h,內(nèi)有高度為 的水,上部封閉有壓強為Po、溫度為To的空氣。將噴霧器移到室內(nèi),一段時間后打開噴霧閥門K,恰好有水流出。已知水的密度為ρ,大氣壓強恒為Po,噴霧口與噴霧器等高。忽略噴霧管的體積,將空氣看作理想氣體。

(1)求室內(nèi)溫度。

(2)在室內(nèi)用打氣筒緩慢向噴霧器內(nèi)充入空氣,直到水完全流出,求充入空氣與原有空氣的質(zhì)量比。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一電阻接到方波交流電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q;若該電阻接到正弦交變電源上,在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。該電阻上電壓的峰值為u0,周期為T,如圖所示。則Q: Q等于

A.

B.

C. 1:2

D. 2:1

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在驗證牛頓第二定律的實驗中,測量長度的工具是________,精度是________mm;測量時間的工具是_____________;測量質(zhì)量的工具是_________。實驗中砂和桶的總質(zhì)量m和車與砝碼的總質(zhì)量M間必須滿足的條件是__________________。實驗中打出的紙帶如圖所示,相鄰計數(shù)點間的時間是0.1 s,圖中長度單位是cm,由此可以算出小車運動的加速度是______m/s2。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx,開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用:

A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ

B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ

C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω

D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω

E.電源(電動勢1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計)

F.電源(電動勢12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計)

G.滑動變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A

①為使測量盡量準(zhǔn)確,電壓表選用_________,電流表選用______________,電源選用______________。(均填器材的字母代號);

②畫出測量Rx阻值的實驗電路圖____________。

③該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實驗原理上看,待測電阻測量值會______________其真實值(填大于”“小于等于),原因是____________________________。

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