【題目】如圖所示,傾斜角θ=30°的光滑傾斜導(dǎo)體軌道(足夠長)與光滑水平導(dǎo)體軌道連接.軌道寬度均為L=1m,電阻忽略不計(jì).勻強(qiáng)磁場I僅分布在水平軌道平面所在區(qū)域,方向水平向右,大小B1=1T;勻強(qiáng)磁場II僅分布在傾斜軌道平面所在區(qū)域,方向垂直于傾斜軌道平面向下,大小B2=1T.現(xiàn)將兩質(zhì)量均為m=0.2kg,電阻均為R=0.5Ω的相同導(dǎo)體棒ab和cd,垂直于軌道分別置于水平軌道上和傾斜軌道上,并同時(shí)由靜止釋放.取g=10m/s2.

(1)求導(dǎo)體棒cd沿斜軌道下滑的最大速度的大。

(2)若已知從開始運(yùn)動到cd棒達(dá)到最大速度的過程中,ab棒產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.45J,求該過程中通過cd棒橫截面的電荷量;

(3)若已知cd棒開始運(yùn)動時(shí)距水平軌道高度h=10m,cd棒由靜止釋放后,為使cd棒中無感應(yīng)電流,可讓磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化,將cd棒開始運(yùn)動的時(shí)刻記為t=0,此時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1T,試求cd棒在傾斜軌道上下滑的這段時(shí)間內(nèi),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系式.

【答案】(1);(2);(3)。

【解析】

試題分析:(1)做出側(cè)視平面圖,cd棒加速下滑,安培力逐漸增大,加速度逐漸減小,加速度減小到零時(shí)速度增大到最大,此時(shí)cd棒所受合力為零,此后cd棒勻速下滑。對cd棒受力分析,如圖所示。

沿導(dǎo)軌方向有

感應(yīng)電動勢

感應(yīng)電流

安培力

得最大速度

(2)設(shè)cd棒下滑距離為x時(shí),ab棒產(chǎn)生的焦耳熱Q,此時(shí)回路中總焦耳熱為2Q。

根據(jù)能量守恒定律,有

解得下滑距離

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動勢平均值

感應(yīng)電流平均值

通過cd棒橫截面的電荷量

(3)若回路中沒有感應(yīng)電流,則cd棒勻加速下滑,加速度為

初始狀態(tài)回路中磁通量

一段時(shí)間后,cd棒下滑距離

此時(shí)回路中磁通量

回路中沒有感應(yīng)電流,則,即

由上可得磁感應(yīng)強(qiáng)度

代入數(shù)據(jù)得,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為

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】波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有 .

A. 光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性

B. 熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性

C. 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動性解釋

D. 動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等

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【題目】如圖所示是自行車的輪盤與車軸上的飛輪之間的鏈條傳動裝置.P是輪盤的一個(gè)齒,Q是飛輪上的一個(gè)齒.下列說法中正確的是( )

A.P,Q兩點(diǎn)角速度大小相等
B.P,Q兩點(diǎn)向心加速度大小相等
C.P點(diǎn)線速度大于Q點(diǎn)線速度
D.P點(diǎn)向心加速度小于Q點(diǎn)向心加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量分別為Mm的物塊形狀大小均相同,將它們通過輕繩和光滑定滑輪連接,如圖甲所示,繩子在各處均平行于傾角為α的斜面,M恰好能靜止在斜面上,不考慮M、m與斜面之間的摩擦.若互換兩物塊位置,按圖乙放置,然后釋放M,斜面仍保持靜止.則下列說法正確的是( 。

A. 輕繩的拉力等于Mg

B. 輕繩的拉力等于mg

C. M運(yùn)動加速度大小為(1﹣sinα)g

D. M運(yùn)動加速度大小為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖,他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上,線圈A和電池連接,線圈B用導(dǎo)線連通,導(dǎo)線下面平行放置一個(gè)小磁針。實(shí)驗(yàn)中可能觀察到的現(xiàn)象是

A. 只要A線圈中電流足夠強(qiáng),小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B. A線圈接通后,線圈B匝數(shù)較少時(shí)小磁針不偏轉(zhuǎn),匝數(shù)足夠多時(shí)小磁針會偏轉(zhuǎn)

C. 線圈A和電池接通瞬間,小磁針會偏轉(zhuǎn)

D. 線圈A和電池?cái)嚅_瞬間,小磁針不偏轉(zhuǎn)

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【題目】暗物質(zhì)是二十一世紀(jì)物理學(xué)之謎,對該問題的研究可能帶來一場物理學(xué)的革命.為了探測暗物質(zhì),我國在20151217日成功發(fā)射了一顆被命名為悟空的暗物質(zhì)探測衛(wèi)星.已知悟空在低于同步衛(wèi)星的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)過時(shí)間t(t小于其運(yùn)動周期),運(yùn)動的弧長為s,與地球中心連線掃過的角度為β(弧度),引力常量為G,則下列說法中正確的是( 。

A. 悟空的線速度小于第一宇宙速度

B. 悟空的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度

C. 悟空的環(huán)繞周期為

D. 悟空的質(zhì)量為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】宇宙中,兩顆靠得比較近的恒星,只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn),稱之為雙星系統(tǒng)。在浩瀚的銀河系中,多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動,如圖所示.若AO>OB,則(  )

A. 星球A的質(zhì)量一定小于星球B的質(zhì)量

B. 星球A的線速度一定小于星球B的線速度;

C. 雙星間距離一定,雙星的質(zhì)量越大,其轉(zhuǎn)動周期越大;

D. 雙星的質(zhì)量一定,雙星間距離越大,其轉(zhuǎn)動周期越大。

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【題目】在測定金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)中,待測金屬絲電阻約為,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,提供以下器材供選擇:

A、電池組E(3V,內(nèi)阻約1Ω)

B、電流表A(0-0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)

C、電壓表V1(0-3V,內(nèi)阻4KΩ)

D、電壓表V2(0-15V,內(nèi)阻15KΩ)

E、滑動變阻器R1(0-2000Ω,允許最大電流0.3A)

F、滑動變阻器R2(0-20Ω,允許最大電流1A)

G、開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)實(shí)驗(yàn)中選擇的電壓表是___________;選擇的滑動變阻器是_________(填寫儀器前字母代號)

(2)用螺旋測微器測得金屬絲直徑d的讀數(shù)如圖,則讀數(shù)為____mm;

(3)若用L表示金屬絲長度,d表示直徑,電流表讀數(shù)為I,電壓表讀數(shù)U。則金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ=____________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平面上有質(zhì)量相等的a、b兩物體,水平推力F1、F2分別作用在ab上.各作用一段時(shí)間后撤去推力,物體將繼續(xù)運(yùn)動一段時(shí)間后停下來.撤去推力時(shí)兩物體速度相等,它們運(yùn)動的v﹣t圖象如圖所示,圖中ABCD,整個(gè)過程中(  )

A. 水平推力F1、F2的大小相等

B. a、b與水平面間的動摩擦因數(shù)相等

C. a的平均速度大于b的平均速度

D. 水平推力F1、F2所做的功可能相等

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