【題目】如圖甲,單匝圓形線圈c與電路連接,電阻R2兩端與平行光滑金屬直導(dǎo)軌p1e1f1、p2e2f2連接.垂直于導(dǎo)軌平面向下、向上有矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,它們的邊界為e1e2 , 區(qū)域Ⅰ中垂直導(dǎo)軌并緊靠e1e2平放一導(dǎo)體棒ab.兩直導(dǎo)軌分別與同一豎直平面內(nèi)的圓形光滑絕緣導(dǎo)軌o1、o2相切連接,o1、o2在切點(diǎn)f1、f2處開有小口可讓ab進(jìn)入,ab進(jìn)入后小口立即閉合.
已知:o1、o2的直徑和直導(dǎo)軌間距均為d,c的直徑為2d;電阻R1、R2的阻值均為R,其余電阻不計(jì);直導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且其平面與水平面夾角為60°,區(qū)域Ⅰ的磁感強(qiáng)度為B0 . 重力加速度為g.在c中邊長(zhǎng)為d的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直線圈平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化如圖乙所示,ab在t=0~ 內(nèi)保持靜止.
(1)求ab靜止時(shí)通過它的電流大小和方向;
(2)求ab的質(zhì)量m;
(3)設(shè)ab進(jìn)入圓軌道后能達(dá)到離f1f2的最大高度為h,要使ab不脫離圓形軌道運(yùn)動(dòng),求區(qū)域Ⅱ的磁感強(qiáng)度B2的取值范圍并討論h與B2的關(guān)系式.
【答案】
(1)
解:由法拉第電磁感應(yīng)定律得c內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì) E=S =d2 ①
由全電路歐姆定律有 E=IR ②(R2被ab短路)
聯(lián)立①②解得:I= = ③
根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則(或者平衡條件和左手定則)判斷知ab中電流方向?yàn)閍→b ④
(2)
解:由題意可知導(dǎo)軌平面與水平面夾角為 θ=60°,
對(duì)在t=0~ 內(nèi)靜止的ab受力分析有 mgsinθ=B0Id ⑤
聯(lián)立③⑤解得:m= = ⑥
(3)
解:由題意知t= 后,c內(nèi)的磁感強(qiáng)度減為零,ab滑入?yún)^(qū)域Ⅱ,
由直導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)可知ab進(jìn)入圓形軌道時(shí)已達(dá)勻速直線運(yùn)動(dòng),
設(shè)此時(shí)ab為v,其電動(dòng)勢(shì)為E2,電流為I2,
由平衡條件得 mgsinθ=B2I2d ⑦
由法拉第電磁感應(yīng)定律得動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) E2=B2dv ⑧
由全電路歐姆定律有 E2= ⑨(R1、R2并聯(lián))
聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得 v= = ⑩
由題意可知ab滑不過圓心等高點(diǎn)或者滑過圓軌道最高點(diǎn)均符合題意,分類討論如下:
(。┊(dāng) mg 即 B2≥ 時(shí),
ab上滑過程由動(dòng)能定理得 mgh= ,即h=
(ⅱ) 設(shè)ab能滑到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)速度為v1,根據(jù)牛頓第二定律應(yīng)滿足 mg≤
所以當(dāng) ﹣mg (1+cosθ)≥ 即B2≤ 時(shí),
ab能滑到圓軌道最高點(diǎn),有 h= =
【解析】(1)ab靜止時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律求出c內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì)的大小,由歐姆定律求出電流的大小,由楞次定律判斷電流的方向.(2)ab靜止時(shí)受力平衡,重力沿導(dǎo)軌向下的分力與安培力二力平衡,由平衡條件列式可求ab的質(zhì)量.(3)由題意知t= 后,c內(nèi)的磁感強(qiáng)度減為零,ab滑入?yún)^(qū)域Ⅱ磁場(chǎng),由于此段足夠長(zhǎng),ab最終應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件可求出其勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式.要使ab不脫離圓形軌道運(yùn)動(dòng),有兩種情況:ab滑不過圓心等高點(diǎn)或者滑過圓軌道最高,根據(jù)機(jī)械能守恒定律和圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)的臨界條件結(jié)合解答.
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】《新全球史》認(rèn)為:“牛頓是新的科學(xué)方法的集大成者。他依靠精確觀測(cè)和數(shù)學(xué)推理建立了一整套有力的天文學(xué)和數(shù)學(xué)理論。”下列選項(xiàng)屬于“新的科學(xué)方法”內(nèi)涵的是
①現(xiàn)象描述經(jīng)驗(yàn)總結(jié) ②以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ) ③注重科學(xué)理論探索 ④以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式
A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】看圖,按要求填空
(1)某同學(xué)想利用圖甲所示裝置,驗(yàn)證滑塊與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,該同學(xué)認(rèn)為只要將摩擦力平衡掉就可以了.你認(rèn)為該同學(xué)的想法(選填“正確”或“不正確”)
(2)另一同學(xué)用一傾斜的固定氣墊導(dǎo)軌來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.如圖乙所示,質(zhì)量為m1的滑塊(帶遮光條)放在A處,由跨過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)繩與質(zhì)量為m2的鉤碼相連,導(dǎo)軌B處有一光電門,用L表示遮光條的寬度,x表示A、B兩點(diǎn)間的距離,θ表示氣墊導(dǎo)軌的傾角,g表示當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?/span>
①氣泵正常工作后,將滑塊由A點(diǎn)靜止釋放,運(yùn)動(dòng)至B,測(cè)出遮光條經(jīng)過光電門的時(shí)間t,該過程滑塊與鉤碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量表示為 , 動(dòng)能的增加量表示為 . 若系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則 與x的關(guān)系式為 =(用題中己知量表示).
②實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得m1=475g,m2=55g,遮光條寬度L=4mm,sinθ=0.1,改變光電門的位置,滑塊每次均從A點(diǎn)釋放,測(cè)量相應(yīng)的x與t的值,以 為縱軸,x為橫軸,作出的圖象如圖丙所示,則根據(jù)圖象可求得重力加速度g0為 m/s2(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字),若g0與當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭近似相等,則可驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】光滑水平面上靜止放一物體,現(xiàn)用一水平力拉物體,使物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),測(cè)得物體加速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,則此物體( )
A.在0~2秒內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.在2秒末的速度為2m/s
C.在2~4秒內(nèi)的位移為8m
D.在4秒時(shí)速度最大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】有一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī),供給一學(xué)校照明用電,如圖所示.升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1:4,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4:1,輸電線的總電阻為4Ω.全校共有22個(gè)班,每班有“220V,40W”燈6盞,若保證全部電燈正常發(fā)光,則
(1)發(fā)電機(jī)的輸出功率多大?
(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為mB=14kg的木板B放在水平地面上,質(zhì)量為mA=10kg的木箱A放在木板B上.一根輕繩一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木樁上,繩繃緊時(shí)與水平面的夾角為θ=37°.已知木箱A與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,木板B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4.重力加速度g取10m/s2 . 現(xiàn)用水平力F將木板B從木箱A下面勻速抽出,試求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)繩上張力T的大;
(2)拉力F的大小.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)下列說法不正確的是( 。
A.平拋運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)
B.平拋運(yùn)動(dòng)是勻加速曲線運(yùn)動(dòng)
C.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體其加速度等于重力加速度g
D.平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變化
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】木塊A、B分別重60N和70N,它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2,夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm,彈簧的勁度系數(shù)為500N/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng).現(xiàn)用F=1N的水平拉力作用在木塊B上,如圖所示,力F作用后( )
A.木塊A所受摩擦力大小是12N
B.木塊A所受摩擦力大小是11N
C.木塊B所受摩擦力大小是11N
D.木塊B所受摩擦力大小是13N
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列運(yùn)動(dòng)過程中,機(jī)械能一定守恒的是( )
A.做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球
B.空中勻速下降的跳傘員
C.草坪上向前滾動(dòng)的足球
D.沿斜面加速下滑的物塊
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com