【題目】如圖所示,固定的傾角為θ的斜面上裝配“П”形的光滑軌道,兩平行導(dǎo)軌的間距為L,軌道電阻不計,面積為SABCD矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直于斜面的均勻分布的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化率為kEFGH矩形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面的均勻分布的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m、電阻為R、長度恰好為L的金屬棒MN初始時位于CD邊界處,棒中間拴一根絕緣輕繩,繩子繞過光滑的小滑輪,另一端與滑輪正下方的靜置于地面的質(zhì)量也為m的小物塊相連,開始時,繩子處于松弛狀態(tài),棒由靜止釋放,沿斜面下滑,當(dāng)其運(yùn)動到EF邊界的瞬間,繩子恰好繃緊,此時ABCD區(qū)域內(nèi)的磁場撤去。繩子繃緊后棒以大小為v的速度進(jìn)入EFGH區(qū)域,在磁場中繼續(xù)滑行一小段距離d后金屬棒速度減為0.棒在運(yùn)動的過程中始終與導(dǎo)軌垂直,棒與滑輪間的繩子在繃緊時與斜面平行。求

1)金屬棒MNCD邊界運(yùn)動到EF邊界的時間;

2)金屬棒MN進(jìn)入EFGH區(qū)域時棒上電流方向、兩端電壓UMN、及其加速度的大小。

3)金屬棒MN從釋放到速度減為0的過程產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】1203

【解析】

1ABCD矩形區(qū)域內(nèi)磁場變化時,導(dǎo)體棒處于磁場以外,不受安培力,根據(jù)牛頓第二定律可得MN下滑的加速度為:

下滑到EF時的速度為v0,根據(jù)動量守恒定律可得:

解得:

v0=2v

則金屬棒MNCD邊界運(yùn)動到EF邊界的時間:

2)根據(jù)右手定則可得金屬棒MN剛進(jìn)入EFGH區(qū)域時棒上電流方向為MN,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,由于導(dǎo)軌電阻為零,MN兩端電壓是指路端電壓,故UMN=0

此時的安培力大小為:

方向沿斜面向上;根據(jù)牛頓第二定律可得:

解得:

3)金屬棒從CD下滑到EF處過程中的感應(yīng)電動勢:

此過程中產(chǎn)生的焦耳熱:

金屬棒在EFHG中運(yùn)動時產(chǎn)生的焦耳熱:

金屬棒MN從釋放到速度減為0的過程產(chǎn)生的焦耳熱:

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】如圖所示,有一臺交流發(fā)電機(jī)E,通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處為用戶供電,輸電線的總電阻為R,T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2P2T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4P4。設(shè)T1的榆入電壓U1一定,當(dāng)用戶消耗的電功率變大時,有()

A. U2不變,U3變小

B. U2減小,U4變大

C. P1變大,P2變大

D. P2不變,P3變大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧左端固定在豎直墻面上,右端與粗糙水平面上一物塊相連。物塊自彈簧原長處A點(diǎn)以某一初速度向左運(yùn)動,至B點(diǎn)被反彈。AB間距為d,則物塊(

A. 向左運(yùn)動過程中,速度先增大后減小

B. 向右運(yùn)動過程中,速度一直在增大

C. 整個過程中總路程可能小于2d

D. 整個運(yùn)動過程中摩擦力大小可能等于kd

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑水平軌道上有兩個小球(均可看做質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量分別為,當(dāng)兩球間的距離大于時,兩球間無相互作用;當(dāng)兩球間的距離等于或小于時,兩球間存在恒定斥力,若球從距離球足夠遠(yuǎn)處以初速度沿兩球連線向原來靜止的球運(yùn)動,如圖所示,結(jié)果兩球恰好能接觸,則該斥力的大小為(

A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】酒駕嚴(yán)重威脅交通安全,其主要原因是飲酒會使人的反應(yīng)時間(從發(fā)現(xiàn)情況到實施操作制動的時間)變長,造成制動距離(從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止運(yùn)動的過程行駛的距離)變長。假定某汽車以大小v=30m/s的速度勻速行駛,剎車時汽車的加速度大小a=6m/s2,該駕駛員正常的反應(yīng)時間t0=0.7s,飲酒后的反應(yīng)時間t1=2s。求:

(1)駕駛員飲酒前、后駕駛該汽車在反應(yīng)時間內(nèi)運(yùn)動的距離差x

(2)駕駛員飲酒后駕駛該汽車從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止所用的時間t和該過程汽車運(yùn)動的距離x。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小明撐一雨傘站在水平地面上,傘面邊緣點(diǎn)所圍圓形的半徑為R,現(xiàn)將雨傘繞豎直傘桿以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),傘邊緣上的水滴落到地面,落點(diǎn)形成一半徑為r的圓形,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?/span>g,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推知傘邊緣距地面的高度為(

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直光滑桿固定不動,套在桿上的彈簧下端固定,將套在桿上的滑塊向下壓縮彈簧至離地高度h=0.1m處,滑塊與彈簧不拴接,F(xiàn)由靜止釋放滑塊,通過傳感器測量到滑塊的速度和離地高度h并作出滑塊的Ek-h圖象。其中高度從0.2m上升到0.35m范圍內(nèi)圖象為直線,其余部分為曲線,以地面為零勢能面,不計空氣阻力,取g=10m/s2,由圖象可知(  )

A.小滑塊的質(zhì)量為0.2kg

B.彈簧的勁度系數(shù)為2.5N/m,最大彈性勢能為0.5J

C.小滑塊運(yùn)動過程中先加速再減速。在加速過程中,有加速度大小等于g的位置

D.小滑塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能總和最小為0.18J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,將兩質(zhì)量不同的物體P、Q放在傾角為的光滑斜面體上,在物體P上施加沿斜面向上的恒力F,使兩物體沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動;圖乙為將圖甲中的斜面體調(diào)整為水平,并在物體P上施加水平恒力F;圖丙為兩物體疊放在一起,在物體P上施加一豎直向上的恒力F使二者向上加速運(yùn)動. 三種情況下力F大小相等,加速度大小分別為a、a、a,兩物體間的作用力分別為FF、F,則下列說法正確的是

A. a最大,F最大

B. a最大,F最大

C. ,

D. ,

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,將25個網(wǎng)球僅靠靜摩擦力壘成9層高的直立“小塔”。除最高層只有一個網(wǎng)球A以外,其余各層均有3個網(wǎng)球,網(wǎng)球B位于“小塔”的第6層。已知每個網(wǎng)球的質(zhì)量均為m,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( 。

A.拿掉網(wǎng)球A,“小塔”仍能保持平衡

B.其他網(wǎng)球?qū)W(wǎng)球B的作用力與網(wǎng)球B受到的重力等大反向

C.最高層網(wǎng)球A與下一層的三個網(wǎng)球之間的彈力大小均為

D.最底層的3個網(wǎng)球受到地面的支持力均為mg

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