17.如圖所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌電阻可忽略,兩導(dǎo)軌間距離L=0.75m,導(dǎo)軌傾角α=30°,導(dǎo)軌上端接一阻值R=2.5Ω的電阻,整個(gè)裝置處于垂直軌道平面平面向上的勻強(qiáng)磁場中.阻值r=0.5Ω,質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,其從軌上端.a(chǎn)b處由靜止開始下滑,當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離s=1.2m時(shí),速度達(dá)到最大值vm=3m/s,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小.
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大。
(3)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s的過程中,電阻R上產(chǎn)生的電熱.

分析 (1)通過受力分析利用牛頓第二定律求的加速度;
(2)當(dāng)?shù)竭_(dá)最大速度時(shí),求的此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),及感應(yīng)電流,利用此時(shí)的共點(diǎn)力平衡即可求的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(3)根據(jù)能量守恒即可求的電阻R上產(chǎn)生的電熱.

解答 解:(1)通過受力分析,有牛頓第二定律得
mgsin30°=ma
a=gsin30°=5m/s2
(2)當(dāng)達(dá)到最大速度后,金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng),故
mgsin30°-BIL=0
此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLvm,
感應(yīng)電流為:I=$\frac{E}{R+r}=\frac{BL{v}_{m}}{R+r}$
聯(lián)立解得:B=$\frac{4}{3}T$
(3)設(shè)電阻R產(chǎn)生的電熱為Q1,電阻r產(chǎn)生的電熱為Q2,由于R=2.5Ω,r=0.5Ω,故根據(jù)Q=I2Rt可知,Q1=5Q2,在整個(gè)過程中根據(jù)能量守恒可知:
mgssin30°=Q1+Q2+$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
聯(lián)立解得:Q1=0.25J
答:(1)金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為5m/s2
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{4}{3}T$.
(3)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s的過程中,電阻R上產(chǎn)生的電熱為0.25J

點(diǎn)評(píng) 該題全面考查電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用,涉及到法拉第電磁感應(yīng)定律,閉合電路的歐姆定律,受力平衡和功能關(guān)系等,要求考生能夠?qū)?dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)過程有全面的把握,有綜合分析的能力.對(duì)能力的要求比較高.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)
①我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車“在質(zhì)量一定的情況下,加速度和作用力的關(guān)系”;又研究了“在作用力一定的情況下,加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”.這種研究物理問題的科學(xué)方法是B
(A)建立理想模型的方法(B)控制變量法(C)等效替代法   (D)類比法
②當(dāng)小車質(zhì)量 m一定時(shí),測(cè)得小車在不同拉力F作用下運(yùn)動(dòng)的加速度a.如表示
a/(m.s-20.50.751.01.251.502.0
F/N1.01.52.02.53.04.0
請(qǐng)畫出相應(yīng)的a-F圖線,并由此得出結(jié)論:在質(zhì)量一定的情況下,物體的合外力與物體的質(zhì)量成正比.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.兩個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a,b,以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,若不計(jì)粒子的重力,則下列說法正確的是( 。
A.a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電B.b粒子速度較大
C.a粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長D.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.在如圖所示的直角坐標(biāo)系中,二三象限均在勻強(qiáng)電場,方向與y軸正方向成θ=45°,在一四象限存在垂直于直面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域的寬度為d,在第三象限有一粒子發(fā)射源,沿MO的方向發(fā)射一系列的初速度為零的粒子,粒子的質(zhì)量為m,電荷量為+q,若粒子發(fā)射源M的坐標(biāo)為(-d,-d)時(shí),發(fā)出的粒子剛好垂直于邊界AB離開磁場,如果發(fā)射源的位于MO連線上的N點(diǎn)時(shí),如圖所示的位置,發(fā)出的粒子剛好不能從AB邊界離開磁場,忽略粒子的重力,求:
(1)二三象限電場的電場強(qiáng)度的大小;
(2)發(fā)射源位于N點(diǎn)時(shí),粒子從發(fā)出到第二次離開電場所用的總時(shí)間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.一個(gè)跳傘運(yùn)動(dòng)員從300m高空離開飛機(jī)跳傘下落,為了爭取落得快、落得準(zhǔn),開始時(shí)未打開跳傘而自由下落,下落4s后打開跳傘,開傘以后作勻減速下降,到達(dá)地面時(shí)的速度為4m/s,g取10m/s2,求:
(1)運(yùn)動(dòng)員在離開地面多高處拉開跳傘?
(2)運(yùn)動(dòng)員減速運(yùn)動(dòng)的加速度為多大?
(3)運(yùn)動(dòng)員在空中共經(jīng)歷多長時(shí)間?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.如圖所示,三塊完全相同的水平固定在水平地面上,一個(gè)初速度為v0的子彈水平射穿第三塊木板后速度恰好為零.設(shè)子彈的加速度保持恒定,求子彈依次穿過三塊木塊的速度之比.(子彈可視為質(zhì)點(diǎn))

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在光滑絕緣的水平面上平放著$\frac{1}{4}$的圓弧槽AB,其中虛線OA、OB為圓弧槽的兩條半徑.沿水平方向有勻強(qiáng)電場,電場方向與OB平行.有一質(zhì)量為m,電荷量為q的小球,以初速度v0沿OA方向從O點(diǎn)出發(fā),經(jīng)過一段時(shí)間第一次碰到圓弧槽,碰撞點(diǎn)恰好在圓弧槽AB的中點(diǎn)C處,求:A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.城市中的路燈經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛,如圖為這類結(jié)構(gòu)的一種簡化模型,圖中硬桿OB可繞通過B點(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)選掛的重物質(zhì)量為100N時(shí),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),硬桿OB水平,鋼索OA與OB的夾角θ=45°,鋼索OA和硬桿OB的重量都可忽略不計(jì).試求:鋼索OA和硬桿OB多O點(diǎn)的作用力各是多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.關(guān)于重力,正確的說法是( 。
A.方向一定指向地心
B.重力加速度與緯度無關(guān)
C.重力加速度與高度有關(guān),因此同一物體在五樓的重力比在一樓要大
D.同一地點(diǎn),質(zhì)量大的物體重力大

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案