如圖甲所示，電阻不計(jì)的“”形光滑導(dǎo)體框架水平放置，導(dǎo)體框處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1 T，有一導(dǎo)體棒AC橫放在框架上且與導(dǎo)體框架接觸良好，其質(zhì)量為m＝0.2 kg，電阻為R＝0.8 Ω，現(xiàn)用絕緣輕繩拴住導(dǎo)體棒，輕繩的右端通過光滑的定滑輪繞在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，左端通過另一光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質(zhì)量為M＝0.2 kg，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝1 Ω.接通電路后電壓表的讀數(shù)恒為U＝10 V，電流表讀數(shù)恒為I＝1 A，電動(dòng)機(jī)牽引原來靜止的導(dǎo)體棒AC平行于EF向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)位移x隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，其中OM段為曲線，MN段為直線．(取g＝10 m/s2)求：

(1)電動(dòng)機(jī)的輸出功率；

(2)導(dǎo)體框架的寬度；

(3)導(dǎo)體棒在變速運(yùn)動(dòng)階段產(chǎn)生的熱量．


 (1)電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路，電動(dòng)機(jī)總功率P＝UI＝10 V×1 A＝10 W

電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻發(fā)熱的功率P熱＝I2r＝(1 A)2×1 Ω＝1 W

那么電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出＝P－P熱＝9 W

(2)位移時(shí)間圖象的斜率代表速度，t＝1 s后導(dǎo)體棒AC為勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度v＝＝2 m/s.

設(shè)導(dǎo)軌寬度為L，則有導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流I＝，受到安培力F＝BIL＝

拉動(dòng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的拉力T＝F＋Mg＝＋2

根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出功率有T＝F＋Mg＝＋2＝＝

計(jì)算得L＝1 m

(3)根據(jù)位移時(shí)間圖象可知，變速階段初始度為0，末速度為v＝＝2 m/s

此過程電動(dòng)機(jī)做功轉(zhuǎn)化為D的重力勢能以及D和導(dǎo)體棒的動(dòng)能還有克服安培力做功即焦耳熱．

所以有P出t＝Mgh＋(m＋M)v2－0＋Q

其中h＝0.8m

帶入計(jì)算得Q＝6.6 J

答案：(1)9 W　(2)1 m　(3)6.6 J


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


某節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng)裝置的簡化示意圖如圖所示．小車在軌道頂端時(shí)，自動(dòng)將貨物裝入車中，然后小車載著貨物沿不光滑的軌道無初速度下滑，并壓縮彈簧．當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)，立即鎖定并自動(dòng)將貨物卸下．卸完貨物后隨即解鎖，小車恰好被彈回到軌道頂端，此后重復(fù)上述過程．則下列說法中正確的是(　　)

A．小車上滑的加速度小于下滑的加速度

B．小車每次運(yùn)載貨物的質(zhì)量必須是確定的

C．小車上滑過程中克服摩擦阻力做的功小于小車下滑過程中克服摩擦阻力做的功

D．小車與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過程中，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能

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科目：高中物理 來源： 題型：


某同學(xué)利用如圖所示的電路描繪小燈泡的伏安特性曲線．在實(shí)驗(yàn)中，他將滑動(dòng)變阻器的滑片從左端勻速滑向右端，發(fā)現(xiàn)電流表的指針始終在小角度偏轉(zhuǎn)，而電壓表的示數(shù)開始時(shí)變化很小，但當(dāng)滑片接近右端時(shí)電壓表的示數(shù)迅速變大．為了便于操作并減小誤差，你認(rèn)為應(yīng)采取的措施是(　　)

A．換用最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器，將導(dǎo)線a的M端移到電流表“3”接線柱上

B．換用最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器，將導(dǎo)線b的N端移到電流表“0.6”接線柱上

C．換用最大阻值更小的滑動(dòng)變阻器，將導(dǎo)線a的M端移到電流表“3”接線柱上

D．換用最大阻值更小的滑動(dòng)變阻器，將導(dǎo)線b的N端移到電流表“0.6”接線柱上

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，是電視顯像管工作原理圖．熾熱的金屬絲發(fā)射出電子，在金屬絲K和金屬板M之間加一電壓U，使電子在真空中加速后，從金屬板的小孔C穿出，進(jìn)入有界abcd矩形勻強(qiáng)磁場，經(jīng)勻強(qiáng)磁場射出后，打在熒光屏上，熒光屏被電子束撞擊而發(fā)光．已知電子的比荷＝×1011 C/kg，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0×10－4 T，磁場的長度l＝12 cm，磁場的右邊界距離熒光屏L＝15 cm.加速電壓U＝20 V時(shí)，電子恰好從有界勻強(qiáng)磁場的右下角c點(diǎn)飛出．不計(jì)電子間的相互作用及重力影響．求：

(1)電子射入磁場時(shí)的速度大��；

(2)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；

(3)電子打在熒光屏上的亮點(diǎn)與熒光屏中心O點(diǎn)的距離．

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場的兩過程中(　　)

A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同

B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同

C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢差相同

D．通過導(dǎo)體框截面的電量相同

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科目：高中物理 來源： 題型：


以下說法中正確的是(　　)

A．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，t s內(nèi)通過的路程與位移的大小一定相等

B．質(zhì)點(diǎn)一定是體積和質(zhì)量極小的物體

C．速度的定義式和平均速度公式都是v＝，因此速度就是指平均速度

D．速度不變的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：


在一次海上軍事演習(xí)中，一艘魚雷快艇以30 m/s的速度追擊前面同一直線上正在逃跑的敵艦．當(dāng)兩者相距L0＝2 km時(shí)，以60 m/s的速度發(fā)射一枚魚雷，經(jīng)過t1＝50 s，艇長通過望遠(yuǎn)鏡看到了魚雷擊中敵艦爆炸的火光，同時(shí)發(fā)現(xiàn)敵艦仍在繼續(xù)逃跑，于是馬上發(fā)出了第二次攻擊的命令，第二枚魚雷以同樣速度發(fā)射后，又經(jīng)t2＝30 s，魚雷再次擊中敵艦并將其擊沉．求第一枚魚雷擊中前后，敵艦逃跑的速度v1、v2分別為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：


在電場中把質(zhì)量為m的正點(diǎn)電荷q從靜止釋放，在它運(yùn)動(dòng)過程中如果不計(jì)重力，下述正確的是(　　)

A．點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡必與電場線重合

B．點(diǎn)電荷的速度方向必定和所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致

C．點(diǎn)電荷的加速度方向必定與所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致

D．點(diǎn)電荷的受力方向必定與所在點(diǎn)的電場線的切線方向一致

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，質(zhì)量為m的等邊三棱柱靜止在水平放置的斜面上．已知三棱柱與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，斜面的傾角為30°，則斜面對三棱柱的支持力與摩擦力的大小分別為(　　)

A.mg和mg B.mg和mg

C.mg和μmg D.mg和μmg

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