【題目】直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的情景，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；平行金屬軌道MN、PQ，相距為L，固定在水平面內(nèi)；電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab與平行軌道垂放置，且與軌道接觸良好；MP間接有直流電源。閉合開(kāi)關(guān)S，金屬導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輕繩豎直提升質(zhì)量為m的物體，重力加速度為g。忽略一切阻力、導(dǎo)軌的電阻和直流電源的內(nèi)阻。

(1)求物體勻速上升時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流大�。�

(2)導(dǎo)體棒ab水平向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用，我們稱(chēng)之為反電動(dòng)勢(shì)。設(shè)導(dǎo)體棒ab向上勻速提升重物的功率為P出，電流克服反電動(dòng)勢(shì)做功的功率為P反，請(qǐng)證明：P出=P反；(解題過(guò)程中需要用到、但題目沒(méi)有給出的物理量，要在解題時(shí)做必要的說(shuō)明)

(3)若通過(guò)電源連續(xù)調(diào)節(jié)MP間的電壓U，物體勻速上升的速度v也將連續(xù)變化，直流電動(dòng)機(jī)所具有這種良好的“電壓無(wú)極變速”調(diào)速性能在許多行業(yè)中廣泛應(yīng)用。請(qǐng)寫(xiě)出物體勻速上升的速度v與電壓U的函數(shù)關(guān)系式。

【答案】（1）；（2）見(jiàn)解析；（3）

【解析】

(1)物體勻速上升，由平衡條件有mg=BIL

解得

(2)設(shè)金屬導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)速度大小為v，電流為I，則：導(dǎo)體棒ab勻速向上提升重物輸出的機(jī)械功率為P出=mgv，電流克服金屬導(dǎo)體棒反電動(dòng)勢(shì)做功的功率為P反=BILv

又mg=BIL

所以P出=P反得證

(3)設(shè)金屬導(dǎo)體棒兩端連續(xù)可調(diào)的電壓為U，物體勻速上升的速度大小為v。由于反電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用，有：

金屬導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)有

聯(lián)立解得

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】實(shí)驗(yàn)室中有一直角三角形玻璃磚，如圖所示為該玻璃磚的截面ABC，其中，,D、E是斜邊上的三等分點(diǎn)，斜邊AC長(zhǎng)為3a，讓玻璃磚豎直放置，在底邊BA的延長(zhǎng)線上有一點(diǎn)光源S，光源S與A的距離為a。光源S發(fā)出的兩束不同頻率的單色光1、2分別照射到斜邊上的E、D點(diǎn)，經(jīng)斜邊折射后進(jìn)入玻璃磚中的光線的平行于底邊AB，然后在BC邊第一次射出。已知光在真空中的傳播速度為c。求：

（1）光束1在玻璃磚中傳播的速度；

（2）光束2第一次在玻璃磚中傳播的時(shí)間；

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向間的夾角θ＝37°，另一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)。C點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點(diǎn)靜止放置一木板，木板質(zhì)量M＝1.0kg，上表面與C點(diǎn)等高。質(zhì)量為m＝1.0kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從空中A點(diǎn)以某一速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向以2m/s進(jìn)入軌道。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，取g＝10m/s2。求：

(1)物塊在A點(diǎn)時(shí)的平拋速度v0

(2)物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN；

(3)若木板足夠長(zhǎng)，物塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一多用電表的電阻擋有三個(gè)倍率，分別是×1、×10、×100。用×10擋測(cè)量某電阻時(shí)，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小。為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)換到____檔，如果換擋后立即用表筆連接待測(cè)電阻進(jìn)行讀數(shù)，那么缺少的步驟是__________；若補(bǔ)上該步驟后測(cè)量，表盤(pán)的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值是_______Ω。

若將該表的選擇開(kāi)關(guān)置于1 mA擋測(cè)電流，表盤(pán)示數(shù)仍如圖所示，則被測(cè)電流為____mA；若用直流15 V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為____V；若用直流25 V擋測(cè)量電壓，則讀數(shù)為____V。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑水平面上有B、C兩個(gè)木板，B的上表面光滑，C的上表面粗糙，B上有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A，A、B、C的質(zhì)量分別為3m、2m、m．A、B以相同的初速度v向右運(yùn)動(dòng)，C以速度v向左運(yùn)動(dòng)．B、C的上表面等高，二者發(fā)生完全非彈性碰撞但并不粘連，碰撞時(shí)間很短．A滑上C后恰好能到達(dá)C的中間位置，C的長(zhǎng)度為L，不計(jì)空氣阻力．求：

（1）木板C的最終速度；

（2）木板C與物塊A之間的摩擦力f；

（3）物塊A滑上木板C之后，在木板C上做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的p－V圖象，理想氣體經(jīng)歷從A→B→C→D→A的變化過(guò)程，其中D→A為等溫線．已知理想氣體在狀態(tài)D時(shí)溫度為T＝400K，求：

①理想氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度TB．

②若理想氣體在C→D過(guò)程中內(nèi)能減少300J，則在C→D過(guò)程中理想氣體吸熱還是放熱？熱量變化了多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示為一折射率，的圓柱形棱鏡橫截面，半徑為R．某單色光水平向右射入棱鏡，圓心O到入射光線的垂直距離為．已知光在真空中的傳播速度為c，求：

①這束單色光從射入棱鏡到第一次射出棱鏡，光線偏轉(zhuǎn)的角度；

②這束單色光從射入棱鏡到第一次射出棱鏡，所用的時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷過(guò)程①、②、③、④到達(dá)狀態(tài)e，對(duì)此氣體，下列說(shuō)法正確的是_____

A．過(guò)程①中氣體的壓強(qiáng)逐漸減小

B．過(guò)程②中氣體對(duì)外界做正功

C．過(guò)程④中氣體從外界吸收了熱量

D．狀態(tài)c、d的內(nèi)能相等

E．狀態(tài)d的壓強(qiáng)比狀態(tài)b的壓強(qiáng)小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示為圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓心為O，半徑為R，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一不計(jì)重力的粒子從邊界的P點(diǎn)以指向圓心的水平初速度垂直磁場(chǎng)方向射入，從邊界的Q點(diǎn)射出時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了90°；現(xiàn)將圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)換成場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，E的方向平行于OQ，該粒子以同樣的初速度從P點(diǎn)射入電場(chǎng)，仍從Q點(diǎn)射出，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，則下列說(shuō)法正確的是（　　）

A. 粒子帶正電

B. E的方向由Q指向O

C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度

D. 勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做的功等于粒子初動(dòng)能的4倍

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