【題目】如圖甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5m,電阻不計(jì),左端通過導(dǎo)線與阻值R=2Ω的電阻連接,右端通過導(dǎo)線與阻值=4Ω的小燈泡L連接.在CDEF整個矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,CEx=4m,CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖乙所示.在t=0時(shí),有一阻值r=2Ω的金屬棒在水平向右的恒力F作用下由靜止開始從PQ位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動.已知從t=0開始到金屬棒運(yùn)動到磁場邊界EF處的整個過程中,金屬棒始終垂直于兩導(dǎo)軌并且和兩導(dǎo)軌接觸良好,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化.求:

(1)通過小燈泡的電流;

(2)恒力F的大小;

(3)金屬棒的質(zhì)量及金屬棒在磁場區(qū)域運(yùn)動過程中流過金屬棒的電量.

【答案】(1)0.2A(2)0.6N(3)1.2kg;1.2C

【解析】

分析回路中感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的原因,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動勢大小,根據(jù)電路連接情況計(jì)算通過小燈泡的電流;電流分配關(guān)系求解回路的總電流,根據(jù)平衡條件求解恒力F的大;分析電路連接情況,求解電路的總電阻根據(jù)切割磁感線產(chǎn)生電動勢和閉合電路的歐姆定律聯(lián)立求解速度大小,根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系求解加速度,再由牛頓第二定律知金屬棒的質(zhì)量,根據(jù)電流的定義式求解流過金屬棒的電量.

(1)由圖乙可知,在t=0t=4s內(nèi),金屬棒未進(jìn)入磁場;磁場變化導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,形成的電路為rR并聯(lián),再與串聯(lián)。
此過程中的感應(yīng)電動勢為:;

回路的總電阻為:,

則通過小燈泡的電流為:;

(2)因燈泡亮度不變,故4s末金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)剛好做勻速運(yùn)動,
由電流分配關(guān)系可知回路的總電流為,

故恒力F的大小為;
(3)當(dāng)金屬棒在磁場區(qū)域運(yùn)動時(shí),由于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,形成的電路為RRL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時(shí)電路的總電阻為:

金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢為:,

,解得;

金屬棒在0~4s內(nèi)運(yùn)動的加速度為:,

由牛頓第二定律知金屬棒的質(zhì)量為,

由電流的定義式知流過金屬棒的電量為。

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】圖甲的正弦交變電壓接在圖乙的理想變壓器原線圈上,R是滑動變阻器,變壓器原線圈匝數(shù)為55匝,P是副線圈上的滑動觸頭,當(dāng)P處于圖示位置時(shí),副線圈連入電路部分的匝數(shù)為10匝,燈泡L恰能正常發(fā)光,電容器C恰好不被擊穿.則下列說法正確的是(  )

A. R的滑片不動,向上移動P,燈L變暗

B. P不動,向下移動R的滑片,燈L變暗

C. 電容器C的擊穿電壓為V

D. 向上移動P,變壓器輸入功率變大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置簡圖,在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)線對小車?yán)?/span>F的大小等于砝碼和砝碼盤的總重力,小車運(yùn)動的加速度a的大小可由紙帶上的點(diǎn)求得。

(1)實(shí)驗(yàn)過程中,電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在________(直流交流”)電源上,連結(jié)小車與砝碼盤的細(xì)線跨過定滑輪,調(diào)整定滑輪,使______________.

(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分,其中0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示,打“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為v=_______m/s;

由紙帶求出小車的加速度的大小a=_____m/s2。(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(3)探究加速度與合力的關(guān)系時(shí),保持小車的質(zhì)量不變,改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖丙所示,該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn),原因可能是___________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】中國長征二號丙火箭托舉遙感三十號01組衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空。衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道,一箭三星發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。引力常量為G,下列說法正確的是( )

A. 中國長征二號丙火箭的發(fā)射速度小于11.2 km/s

B. 如果已知遙感三十號01組衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的速度,就可以求出地球的質(zhì)量

C. 遙感三十號01組衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的周期小于月球的公轉(zhuǎn)周期

D. 如果已知中國長征二號丙火箭靜止在發(fā)射架上的總質(zhì)量和總重力,就可以求出地球的密度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)要測量某一待測電阻的阻值,給定的器材有:

A.待測電阻:阻值約為80Ω;

B.電源E:電動勢約為2V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);

C.電流表:量程為0~5mA,內(nèi)電阻=20Ω;

D.電流表:量程為0~20mA,內(nèi)電阻約為8Ω;

E.定值電阻:阻值=300Ω;

F.定值電阻:阻值=5kΩ;

G.滑動變阻器:最大阻值約為2kΩ;

H.滑動變阻器:最大阻值約為10Ω;

I.單刀單擲開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干.

為了較為準(zhǔn)確地測量電阻阻值,要求在實(shí)驗(yàn)過程中電表的示數(shù)能從零開始連續(xù)變化;兩電流表示數(shù)都能達(dá)量程一半以上.

(1)定值電阻只選用_________;滑動變阻器只選用_________(填器材前面的序號);

(2)根據(jù)你選好的器材,請?jiān)O(shè)計(jì)測量電路原理圖____________ (畫在答題卡的虛線框內(nèi));

(3)若某次測量中電流表的示數(shù)為,電流表的示數(shù)為,則的表達(dá)式為=_____(用已知量和測量值的字母表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,Q1、Q2帶等量正電荷,固定在絕緣水平面上,在其連線上有一光滑絕緣桿,桿上套一帶正電的小球,桿所在的區(qū)域存在一個勻強(qiáng)磁場,方向如圖所示,小球重力不計(jì).現(xiàn)將小球從圖示位置由靜止開始釋放,在小球運(yùn)動過程中,下列說法中正確的是( )

A. 小球所受的洛倫茲力大小變化,但方向不變

B. 小球的加速度將不斷變化

C. 小球所受洛倫茲力將不斷變化

D. 小球速度一直增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩個質(zhì)點(diǎn)甲和乙,同時(shí)由同一地點(diǎn)向同一方向做直線運(yùn)動,它們的v-t圖象如圖所示,則下列說法中正確的是( )

A. 質(zhì)點(diǎn)乙靜止,質(zhì)點(diǎn)甲的初速度為零

B. 1s末質(zhì)點(diǎn)甲、乙速度方向不一樣

C. 2s末質(zhì)點(diǎn)甲、乙速度相同

D. 2s末質(zhì)點(diǎn)甲、乙相遇

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】看圖回答下列問題:已知圖象表示物體做變速直線運(yùn)動,規(guī)定v為初速度,v1為末速度.則

(1)該圖象所表示的是:規(guī)定______的方向?yàn)檎较?/span>。(填初速度或末速度)

(2) 0-t1 時(shí)間內(nèi)物體做______運(yùn)動加速度的大小為______;方向?yàn)?/span>_______(填正或負(fù)

(3) t1-t2 時(shí)間內(nèi)物體做______運(yùn)動;加速度的大小為______;方向?yàn)?/span>______(填正或負(fù))

(4) t1-t2 t2—t3時(shí)間內(nèi)相比較,物體運(yùn)動的速度方向______(填相同或相反),加速度的方向______(填相同或相反)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為一個彈簧振子做受迫振動時(shí)的振幅與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系圖線,則(

A. 振子振動頻率為f1時(shí),它處于共振狀態(tài)

B. 驅(qū)動力頻率為f3時(shí),振子振動頻率為f3

C. 若撤去驅(qū)動力讓振子做自由振動,頻率是f3

D. 振子做自由振動的頻率可以為f1、f2、f3

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