【題目】如圖所示,兩根相距L1的平行粗糙金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,導(dǎo)軌上分布著n 個(gè)寬度為d、間距為2d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直水平面向上。在導(dǎo)軌的左端連接一個(gè)阻值為R的電阻,導(dǎo)軌的左端距離第一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域L2的位置放有一根質(zhì)量為m,長(zhǎng)為L1,阻值為r的金屬棒,導(dǎo)軌電阻及金屬棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻均不計(jì)。某時(shí)刻起,金屬棒在一水平向右的已知恒力F作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。

(1)若金屬棒能夠勻速通過(guò)每個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,求金屬棒離開(kāi)第2個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度v2的大;

(2)在滿足第(1)小題條件時(shí),求第n個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn的大;

(3)現(xiàn)保持恒力F不變,使每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度均相同,發(fā)現(xiàn)金屬棒通過(guò)每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)電路中的電流變化規(guī)律完全相同,求金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到通過(guò)第n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的整個(gè)過(guò)程中左端電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

【答案】(1) (2)

(3)

【解析】(1)金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)有F-μmg=ma v22=2a(L2+2d)

解得:

(2)金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)的總位移為x=L2+2nd-2d

金屬棒進(jìn)入第n個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度滿足vn2=2ax

金屬棒在第n個(gè)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)有

F-μmg-F=0

解得:

(3)金屬棒進(jìn)入每個(gè)磁場(chǎng)時(shí)的速度v和離開(kāi)每個(gè)磁場(chǎng)時(shí)的速度v′均相同,由題意可得v2=2aL2 v2-v′2=2a2d

金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到通過(guò)第n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,有

x=L2+3nd-2d

解得:

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】寒假期間,某課外活動(dòng)小組用蘋(píng)果自制了一水果電池組.現(xiàn)在要測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(電動(dòng)勢(shì)約為2V,內(nèi)阻在1kΩ~2kΩ之間),實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有如下器材各一個(gè):

多用電表:歐姆擋(×1,×10,×100,×1k)

直流電流擋(0~0.5mA,0~1mA,0~10mA,0~100mA)

直流電壓擋(0~0.5V,0~2.5V,0~10V,0~50V,0~250V,0~500V)

電壓表:(0~3V,0~15V)

電流表:(0~0.6A,0~3A)

滑動(dòng)變阻器:R1(0~10Ω),R2 (0~2000Ω)

開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干.

(1)該小組同學(xué)先用多用電表直流電壓“0~2.5 V”擋,粗測(cè)了電池組的電動(dòng)勢(shì),指針?lè)(wěn)定時(shí)如圖甲所示,其示數(shù)為_(kāi)_______V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

(2)為了更精確地測(cè)量該電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,采用伏安法測(cè)量,應(yīng)選________測(cè)電壓,選_______測(cè)電流(填電表名稱和所選量程);滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______(填電阻符號(hào));

(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,并用線段代替導(dǎo)線將圖乙中相關(guān)器材連成實(shí)物電路圖.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為直角梯形玻璃磚ABCD,其中AB=AD=d,CD=d,a、b兩種單色光組成的光束從M點(diǎn)以45°角射入玻璃磚,經(jīng)玻璃磚折射后,a光從B點(diǎn)射出,b光恰好垂直BC射出,已知玻璃磚對(duì)a光的折射率n1=,sin37°=0.6,求:

玻璃磚對(duì)b光的折射率n2

)b光從BC的出射點(diǎn)與B點(diǎn)的間距。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】教師在課堂上做了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn),讓小明同學(xué)印象深刻。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做旋轉(zhuǎn)的液體,在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極,沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,例如鹽水,如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中,液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái),如圖甲所示。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)叫做振動(dòng)的彈簧,把一根柔軟的彈簧懸掛起來(lái),使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸,通電后,發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動(dòng),如圖乙所示。下列關(guān)于這兩個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是( )

A. 圖甲中,如果改變磁場(chǎng)的方向,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變

B. 圖甲中,如果改變電源的正負(fù)極,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變

C. 圖乙中,如果改變電源的正負(fù)極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng)

D. 圖乙中,如果將水銀換成酒精,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】利用如圖所示圖裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)。

1)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是________________

A.交流電源 B.刻度尺 C.天平(含砝碼)

2)實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、BC,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hAhB、hC。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,重物的重力勢(shì)能變化量_____,動(dòng)能變化量_____。

3)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量,原因是_________________

A.利用公式計(jì)算重物速度

B.利用公式計(jì)算重物速度

C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法

4)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒,在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h,計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪v2-h圖像,并做如下判斷:若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒。請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確_____________________

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,是磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該裝置主要由測(cè)量齒輪、軟鐵、永久磁鐵、線圈等原件組成。測(cè)量齒輪為磁性材料,等距離地安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體的一個(gè)圓周上(圓心在旋轉(zhuǎn)體的軸線上),齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)感應(yīng)電流的變化頻率為f,測(cè)量齒輪的齒數(shù)為N,旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速為n。則

A. f = nN

B.

C. 線圈中的感應(yīng)電流方向不會(huì)變化

D. 旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速高低與線圈中的感應(yīng)電流無(wú)關(guān)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如甲圖所示,兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r的電源。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為θ。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌靜止放置,不計(jì)金屬桿ab的電阻,金屬桿ab的質(zhì)量為m,金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。重力加速度為g,求:

(1)金屬桿ab所受安培力;

(2)滑動(dòng)變阻器的阻值R;

(3)若將磁場(chǎng)方向按乙圖所示的方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°至水平方向(虛線所指),且始終保持ab桿處于靜止?fàn)顟B(tài),試通過(guò)受力分析說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變化情況。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】201312154時(shí)35分,嫦娥三號(hào)著陸器與巡視器分離,玉兔號(hào)巡視器順利駛抵月球表面。如圖所示是嫦娥三號(hào)探測(cè)器攜玉兔號(hào)奔月過(guò)程中某階段運(yùn)動(dòng)示意圖,關(guān)閉動(dòng)力的嫦娥三號(hào)探測(cè)器在月球引力作用下向月球靠近,并將沿橢圓軌道在B處變軌進(jìn)入圓軌道,已知探測(cè)器繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,周期為T,引力常量為G,下列說(shuō)法中正確的是( )

A. 根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量

B. 圖中嫦娥三號(hào)探測(cè)器正減速飛向B

C. 嫦娥三號(hào)在B處由橢圓軌道進(jìn)入圓軌道必須點(diǎn)火加速

D. 根據(jù)題中條件可以算出嫦娥三號(hào)受到月球引力的大小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,真空中固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷A、B,其連線中點(diǎn)為O,在A、B所形成的電場(chǎng)中,以O為圓心、半徑為R的圓面垂直AB,以O為幾何中心、邊長(zhǎng)為2R的正方形abcd平面垂直圓面且與AB共面,兩平面邊線交點(diǎn)分別為e、f,g為圓周上的一點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是

A. e、g兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同

B. a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同

C. 將一正電荷沿正方形ab邊從a移動(dòng)到b,電場(chǎng)力一直不做功

D. 將一正電荷由a點(diǎn)分別移到圓心O和圓周上g點(diǎn),電勢(shì)能的變化量不相等

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同步練習(xí)冊(cè)答案