8.如圖所示,光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),間距為L(zhǎng)、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),且接觸良好.在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.開(kāi)始時(shí),導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端,當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒隨之開(kāi)始運(yùn)動(dòng),同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達(dá)到恒定速度,此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi).
(1)求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2;
(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),阻力最大不能超過(guò)多少?
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?

分析 (1)當(dāng)導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2時(shí),回路中總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL(v1-v2),電流I=$\frac{E}{R}$、F=BIL得到安培力表達(dá)式,根據(jù)平衡條件求得v2;
(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒所受的阻力最大不能超過(guò)此時(shí)所受的安培力,根據(jù)E=BLv1、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL,求出安培力即可求解.
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度v2運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功即為克服阻力做功的功率,由P=fv2求解.根據(jù)公式P=I2R求解電路中R消耗的電功率.

解答 解:(1)導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2時(shí),根據(jù)E=BL(v1-v2),$I=\frac{E}{R}$,
得導(dǎo)體棒所受的安培力為:F=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}({v}_{1}-{v}_{2})}{R}$
由于速度恒定時(shí),則有:$\frac{{B}^{2}{L}^{2}({v}_{1}-{v}_{2})}{R}$=f,
可得:v2=v1-$\frac{fR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
(2)當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電流最大,此時(shí)的安培力最大,則有
E=BLv1、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL,
聯(lián)立得到安培力為:F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$
為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),阻力最大不能超過(guò)F,即阻力最大值為:
fm=F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度v2運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功即克服阻力做功的功率為
 P導(dǎo)體棒=Fv2=fv2=$f{v}_{1}-\frac{{f}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$,
單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功W=Pt=$f{v}_{1}-\frac{{f}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$,
電路中R消耗的電功率為:
P電路=I2R=$\frac{{E}^{2}}{R}$=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}({v}_{1}-{v}_{2})^{2}}{R}$=$\frac{{f}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$
答:(1)導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2為v1-$\frac{fR}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),阻力最大不能超過(guò)$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功為$f{v}_{1}-\frac{{f}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$,電路中消耗的電功率為 $\frac{{f}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$;

點(diǎn)評(píng) 考查了電磁感應(yīng)定律,閉合電路、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、相對(duì)運(yùn)動(dòng),注意相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),如何求出功率及能量.

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:選擇題

12.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.“一江春水向東流”這句詩(shī)研究江水運(yùn)動(dòng)時(shí)是選擇江岸作為參考系
B.在調(diào)整飛船的飛行姿態(tài)時(shí),可以把飛船作為質(zhì)點(diǎn)
C.通過(guò)不同的路線從大楊樹(shù)到北京位移是不同的
D.加速度的方向與速度的方向相反

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

13.一電流表的量程標(biāo)示不準(zhǔn)確,某同學(xué)想測(cè)量該電流表的實(shí)際量程 Im.所用器材有:
A.待測(cè)電流表(內(nèi)阻 r1約為10.0Ω,量程標(biāo)稱(chēng)為 5.0mA)
B.標(biāo)準(zhǔn)電流表(內(nèi)阻 r2=45.0Ω,量程為 1.0mA)
C.標(biāo)準(zhǔn)電阻 R1(阻值為 10.0Ω) 
D.滑動(dòng)變阻器 R(最大阻值為15.0Ω)
E.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻不計(jì))
F.保護(hù)電阻 R2 H.開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干
(1)請(qǐng)?jiān)趫D示的實(shí)物圖上完成連線.
(2)根據(jù)連線圖判斷,在開(kāi)關(guān) S閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑片 P應(yīng)滑動(dòng)至a(填“a”或“b”)端.
(3)開(kāi)關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片所在的位置,使電流表 滿偏;若此時(shí)電流表的示數(shù)為I2,則的量程Im=${\frac{11}{2}I}_{2}^{\;}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.如圖所示,在豎直平面內(nèi)有足夠長(zhǎng)的兩根光滑平形導(dǎo)軌ab、cd,一阻值為R的電阻接在b、c兩點(diǎn)之間,兩導(dǎo)軌間的距離為l,ef是一質(zhì)量為m,電阻不計(jì)且水平放置的導(dǎo)體桿,桿與ab、cd保持良好接觸.整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直.現(xiàn)用一豎直向下的里拉導(dǎo)體桿,使導(dǎo)體桿從靜止開(kāi)始做加速度為$\frac{3}{2}$g的勻加速運(yùn)動(dòng),下降了h高度,這一過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,g為重力加速度,不計(jì)導(dǎo)軌電阻及感應(yīng)電流間的相互作用.求:
(1)導(dǎo)體桿自開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)到下降h高度的過(guò)程中通過(guò)桿的電荷量.
(2)導(dǎo)體桿下降h高度時(shí)所受拉力F的大小及導(dǎo)體桿自開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)到下降h高度的過(guò)程中拉力所做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī),內(nèi)阻為r=1Ω,升壓變壓器匝數(shù)比為1:4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4:1,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校22個(gè)教室,每個(gè)教室用“220V,40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光,則發(fā)電機(jī)的輸出功率是5424W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

13.多用電表是由一塊高靈敏度磁電式電流表、選擇開(kāi)關(guān)和測(cè)量線路組成的,其外形如圖所示.在用多用電表測(cè)量電阻時(shí),要用到圖中的選擇開(kāi)關(guān)K和T、S兩個(gè)部件.請(qǐng)?jiān)谙率鰧?shí)驗(yàn)步驟中,根據(jù)題意要求填空.
A.用小螺絲刀旋動(dòng)部件T,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的零刻線.
B.將“紅”、“黑”表筆分別插入“+”、“-”插孔.
C.將K旋轉(zhuǎn)到Ω擋“×100“的位置.
D.將兩表筆短接,旋動(dòng)部件S,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的零刻線.
E.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)。
為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,還應(yīng)該進(jìn)行哪些操作?請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整.
F.將K旋轉(zhuǎn)到Ω檔“×1K”的位置.
G.將兩表筆短接,旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋鈕S,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的零刻線.
H.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接,讀取電阻刻線上的指針示數(shù),該電阻值為讀數(shù)×1KΩ.
I.將K旋轉(zhuǎn)到“OFF“擋(或交流電壓最高擋),并將表筆拔出.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

20.某電動(dòng)機(jī)的三組線圈①、②、③阻值相同,均為幾歐姆,接法可能是下圖中甲、乙之一,A、B和C是外接頭.現(xiàn)有一組線圈斷路,維修人員通過(guò)多用電表測(cè)量外接頭之間的電阻來(lái)判斷故障,若測(cè)量A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時(shí),多用電表指針偏轉(zhuǎn)分別如圖a、b、c所示,則測(cè)量中使用歐姆擋的倍率是×1(填:×1、×10、×100或×1k),三組線圈的接法是乙(填:甲或乙),斷路線圈是③(填:①、②或③).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.光滑水平面上有一質(zhì)量為2kg的物體,在五個(gè)恒定的水平共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),現(xiàn)同時(shí)撤去大小分別為10N和20N的兩個(gè)水平力而余力保持不變,關(guān)于此后該物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是( 。
A.一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小可能是5m/s2
B.可能做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小可能是2m/s2
C.一定做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度大小可能是15m/s2
D.可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心加速度大小可能是10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.某同學(xué)要測(cè)量由某種新材料制成的粗細(xì)均勻的圓柱形導(dǎo)體的電阻率ρ.步驟如下:

(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖1所示,由圖可知其長(zhǎng)度為3.015cm;
(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖2所示,由圖可知其直徑為3.204~3.206mm;
(3)用多用電表的電阻“×10”擋,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱形導(dǎo)體的電阻,表盤(pán)的示數(shù)如圖3所示,則該電阻的阻值約為220Ω.
(4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:
A.待測(cè)圓柱形導(dǎo)體(電阻為R)
B.電流表A1(量程4mA,內(nèi)阻約為50Ω)
C.電流表A2(量程10mA,內(nèi)阻約為30Ω)
D.電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約為10kΩ)
E.電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約為25kΩ)
F.直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻不計(jì))
G.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~15Ω,額定電流2.0A)
H.滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~2kΩ,額定電流0.5A)
I.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干.
為減小實(shí)驗(yàn)誤差,要求電表讀數(shù)從零開(kāi)始變化并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,電壓表、滑動(dòng)變阻器應(yīng)該分別選(填序號(hào))D、G,并在圖4虛線框中畫(huà)出合理的測(cè)量電路圖.

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