【題目】電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長S=1.5m,兩導(dǎo)軌間距L=0.5m,導(dǎo)軌傾角為30°,導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上。阻值r=0.5Ω,質(zhì)量m=0.4kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳Q=0.3J,(取g=10m/s2)求:

l)金屬棒下滑速度v=2m/s時(shí)的加速度a

2)金屬棒下滑的最大速度vm

【答案】14.375m/s223.6m/s

【解析】

1)分析金屬棒的受力分析,導(dǎo)體棒受到重力,支持力,安培力,做出受力圖,求出合力,可以求得加速度。
2)當(dāng)金屬棒的加速度為零時(shí),速度最大,由上題結(jié)果求解最大速度。題中已知金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1J,Rr串聯(lián),根據(jù)焦耳定律分析它們產(chǎn)生的熱量關(guān)系,從而求得總的焦耳熱,即為金屬棒克服安培力的功W。根據(jù)能量守恒定律求解速度,與上述最大速度對比,可知金屬棒下滑的最大速度vm.

1)金屬棒下滑速度v=2m/s時(shí),所受的安培力為:
由牛頓第二定律得:mgsin30°-=ma
得:a=gsin30°-
代入解得:a=10×0.5-=4.375m/s2
2)金屬棒勻速運(yùn)動時(shí)速度最大,即a=0時(shí),v最大,設(shè)為vm。
由上題結(jié)果得:mgsin30°-=0
可得:

下滑的過程中金屬棒克服安培力做功等于回路產(chǎn)生的焦耳熱。由于R=3r,因此由焦耳定律Q=I2Rt得:QR=3Qr=0.3J,所以克服安培力做功:W=Q=QR+Qr=0.4J
若根據(jù)能量守恒定律得:mgSsin30°=mvm2+W
解得:

所以金屬棒下滑的最大速度為3.6m/s。

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】空間有一勻強(qiáng)電場,一質(zhì)量為m的帶電微粒由靜止釋放后,其運(yùn)動方向一豎直向下的方向間的夾角為60°,加速度大小等于重力加速度g,不計(jì)空氣阻力。以下說法中正確的是(

A. 微粒所受電場力大小有可能等于1.5mg

B. 運(yùn)動過程中微粒的機(jī)械能增大

C. 運(yùn)動過程中微粒的機(jī)械能守恒

D. 運(yùn)動過程中微粒的電勢能不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示電路中,AB是相同的兩小燈,L是一個(gè)帶鐵芯的線圈,電阻可不計(jì),調(diào)節(jié)R,電路穩(wěn)定時(shí)兩燈都正常發(fā)光,則在開關(guān)合上和斷開時(shí)

A. 斷開S時(shí),A燈會突然閃亮一下后再熄滅

B. 斷開S時(shí),通過B燈的電流方向與跟電流方向相同

C. 合上S時(shí),BA先到達(dá)正常發(fā)光狀態(tài)

D. 兩燈同時(shí)點(diǎn)亮、同時(shí)熄滅

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某興趣小組的同學(xué)為了測量某量程為3 V電壓表的內(nèi)阻,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。實(shí)驗(yàn)器材如下:

A.待測電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約為幾k)

B.滑動變阻器(阻值范圍0-10)

C.電阻箱R1(阻值范圍0-9999 )

D.直流電源,電動勢6 V,內(nèi)阻不計(jì)

E.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干

(1)實(shí)驗(yàn)電路巳進(jìn)行了部分連接,請按電路圖在乙圖中將其補(bǔ)充完整______

(2)閉合開關(guān)S前,最好將滑動變阻器的滑動頭P移到_____(“a”“b”)

(3)將電阻箱的電阻調(diào)到1000Ω,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為3V。保持電路的其它部分不變,只調(diào)節(jié)電阻箱的電阻,使電壓表示數(shù)變?yōu)?/span>1V時(shí),電阻箱示數(shù)為7680Ω,電壓表的內(nèi)阻為____

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置

1)將圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)充完整__________

2)如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后,將原線圈迅速插入副線圈中,電流計(jì)指針將________(填向左偏或向右偏)原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器滑片迅速向左移動時(shí),電流計(jì)指針將________(填向左偏向右偏)。

3)在靈敏電流計(jì)所在的電路中,為電路中提供電流的是________(填圖中儀器的字母)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在真空中,半環(huán)狀 MAQPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T。外環(huán)的半徑R1=16cm,內(nèi)環(huán)的半徑R2=4cm,外環(huán)和內(nèi)環(huán)的圓心為OMOQ水平,沿OQ放置有照相底片。有一線狀粒子源放在MN正下方(圖中未畫出),不斷放出初速度均為v0=1.6×106m/s的同種正粒子,并通過MN沿與磁場垂直的方向豎直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中,最后打到照相底片上,經(jīng)檢驗(yàn)底片上僅有PQ區(qū)域均被粒子打到。不考慮粒子間的相互作用,粒子重力忽略不計(jì)。

(1)求粒子的比荷

(2)若照相底片沿OA放置,求底片上被粒子打到的區(qū)域的長度;

(3)撤去線狀粒子源和照相底片,若該粒子垂直進(jìn)入磁場的速度大小和方向可以任意改變,F(xiàn)要求該粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場,從Q點(diǎn)離開磁場(該粒子中途未離開磁場區(qū)域),而且在磁場中運(yùn)動的時(shí)間最短,求該粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場的速度大小以及速度方向與MN夾角的正弦值。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示邊長為2L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一個(gè)邊長為L粗細(xì)均勻的正方形導(dǎo)線框abcd,其所在平面與磁場方向垂直,導(dǎo)線框的對角線與虛線框的對角線在一條直線上,導(dǎo)線框總電阻為R。在導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度v沿對角線方向進(jìn)入磁場,到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域的過程中,下列說法正確的是( )

A. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流

B. 整個(gè)過程導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間為

C. 導(dǎo)線框的bd對角線有一半進(jìn)入磁場時(shí),整個(gè)導(dǎo)線框所受安培力大小為

D. 整個(gè)過程通過線框某一橫截面電荷量為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于天然放射現(xiàn)象,以下敘述正確的是

A. 若使放射性物質(zhì)的溫度升高,其半衰期將減小

B. β衰變中釋放出點(diǎn)子說明原子核內(nèi)有電子

C. α、β衰變中伴隨產(chǎn)生γ射線,衰變前后的核子數(shù)不變但存在質(zhì)量虧損

D. 鈾核衰變?yōu)殂U核的過程中,要經(jīng)過8α衰變和10β衰變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,象棋子壓著紙條,放在光滑水平桌面上.第一次沿水平方向?qū)⒓垪l抽出,棋子落在地面上的P點(diǎn).將棋子、紙條放回原來的位置,仍沿原水平方向?qū)⒓垪l抽出,棋子落在地面上的Q點(diǎn),與第一次相比(  )

A. 棋子受到紙條的摩擦力較大

B. 棋子落地速度與水平方向夾角較大

C. 紙條對棋子的摩擦力做功較多

D. 棋子離開桌面至落地過程中動能增量較大

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同步練習(xí)冊答案