【題目】平行直導軌由水平部分和傾斜部分組成,導軌間距 L0.5 mPQ 是分界線,傾斜部分傾角為 θ30°PQ 右側有垂直于斜面向下的勻強磁場 B21 T,PQ 左側存在著垂直 于水平面但方向未知、大小也為 1 T 的勻強磁場 B1,如圖所示。質量 m0.1 kg、接入電路的電阻 r0.1 Ω 的兩根金屬細桿 ab cd 垂直放于該導軌上,其中 ab 桿光滑,cd 桿與導軌間的動摩擦因數(shù)為 μ導軌底端接有 R0.1 Ω 的電阻。開始時ab、cd 均靜止于導軌上,F(xiàn)對ab 桿施加一水平向左的恒定外力 F,使其向左運動,當 ab 桿向左運動的位移為 x 時開始做勻 速直線運動,此時 cd 剛要開始沿斜面向上運動(仍保持靜止),再經(jīng) t0.4 s 撤去外力 F,最后 ab 桿靜止在水平導軌上。整個過程中電阻 R 的發(fā)熱量為 Q1.0 J。設最大靜摩擦力等于滑動摩 擦力。(g10 m/s2,不計空氣阻力)

(1)判斷 B1 磁場的方向;

(2)剛撤去外力 F ab 桿的速度 v 的大小;

(3) ab 桿的最大加速度 a 的大小和加速過程中的位移 x 的大小。

【答案】(1)B1磁場的方向為豎直向下;(2) 1.5m/s;(3)25m/s21.8m

【解析】

(1)根據(jù)題意知當ab棒向左運動的位移為x時開始做勻速直線運動,此時cd剛要開始沿斜面向上運動,cd所受到的安培力沿斜面向上,由左手定則知,流過cd棒的電流由dc,流過ab棒的電流為ab,ab棒所受到的安培力水平向右,根據(jù)左手定則,B1磁場的方向豎直向下;
(2)cd

FA=B2IL

因為R=r,所以流過R的電流為2.5A
總電流

I5A

電路總電阻

R=R+r0.15Ω

ab產(chǎn)生的電動勢

ab

EB1Lv

解得

(3)勻速運動的位移

x′=vt=1.5×0.4 m =0.6m

ab棒勻速運動時,

所以水平恒力F=2.5N
剛開始時,速度為0,感應電動勢為0,安培力為0,桿ab的加速度最大

通過電阻Rcd棒的電流總相等,總是通過ab棒電流一半,回路產(chǎn)生的焦耳熱

根據(jù)功能原理

Fx+x=Q

代入數(shù)據(jù)

2.5×x+0.6=6

解得

x=1.8m

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,在點電荷產(chǎn)生的電場中,實線MN是一條方向未標出的電場線,虛線是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡.設電子在兩點的加速度大小分別為,電 勢能分別為,下列說法正確的是(

A.電子一定從AB運動

B.aA<aB,Q靠近M端且為正電荷

C.無論Q為正電荷還是負電荷一定有

D.B點電勢可能高于A點電勢

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【題目】關于熱現(xiàn)象和熱力學規(guī)律,下列說法中正確的是__________

A. 分子間同時存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力的合力大小隨著分子間距離的增大而減小

B. 物體的溫度升高時,并不是物體內每個分子的熱運動的速率都增大

C. 在溫度不變的條件下壓縮一定量的理想氣體,此過程中氣體一定對外放熱

D. 第二類永動機不可能制造成功的原因是因為它違背了熱力學第一定律

E. 自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性

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【題目】如圖所示,兩個半徑不同,內壁光滑的半圓軌道,固定于地面,兩軌道的球心O、在同一水平高度上,一小球先后從與球心在同一高度上的A、B兩點從靜止開始滑下,以球心所在位置為零勢能面,通過最低點時,下列說法中不正確的是

A. 小球對軌道的壓力是相同的

B. 小球的速度相同

C. 小球向心加速度是相同的

D. 小球的機械能相同

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【題目】兩列波速相同的簡諧橫波沿x軸相向傳播,實線波的頻率為3 Hz,振幅為10 cm,虛線波的振幅為5 cm。t=0時,兩列波在如圖所示區(qū)域內相遇,則

A. 兩列波在相遇區(qū)域內會發(fā)生干涉現(xiàn)象

B. 實線波和虛線波的頻率之比為3:2

C. t=s時,x=9 m處的質點實際振動方向向上

D. t=時,x=4 m處的質點實際位移大小|y|>12.5 cm

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【題目】下列說法正確的是________

A.利用單擺測重力加速度實驗中,小球的質量不需要測量

B.在光導纖維束內傳送圖像是利用光的衍射現(xiàn)象

C.泊松亮斑是光透過圓盤形成的衍射現(xiàn)象

D.用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象

E.潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況,用的是波的衍射原理

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【題目】簡諧橫波在均勻介質中沿直線傳播,P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質點,波先傳到P,當波傳到Q開始計時,P、Q兩質點的振動圖像如圖所示。則下列說法錯誤的是( 。

A.質點Q開始振動的方向沿y軸正方向

B.該波從P傳到Q的時間可能為7 s

C.該波的傳播速度可能為1 m/s

D.該波的波長可能為6 m

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【題目】如圖1所示,半徑R=0.45m的光滑1/4圓弧軌道固定在豎直平面內,B為軌道的最低點,B點右側的光滑的水平面上緊挨B點有一靜止的小平板車,平板車質量M=lkg,長度l=1m,小車的上表面與B點等高,距地面高度h=0.2m.質量m=lkg的物塊(可視為質點)從圓弧最高點A由靜止釋放.取g=10m/s2.試求:

(1)物塊滑到軌道上的B點時對軌道的壓力大;

(2)若鎖定平板車并在上表面鋪上一種特殊材料,其動摩擦因數(shù)從左向右隨距離均勻變化如圖2所示,求物塊滑離平板車時的速率;

(3)若解除平板車的鎖定并撤去上表面鋪的材料后,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,物塊仍從圓弧最高點A由靜止釋放,求物塊落地時距平板車右端的水平距離.

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【題目】高鐵是中國新四大發(fā)明之ー,有一段視頻,幾年前一位乗坐京瀘高鐵的外國人,在最高時速300公里行駛的列車窗臺上,放了一枚直立的硬幣,如圖所示,在列車行駛的過程中,硬幣始終直立在列車窗臺上,直到列車橫向變道進站的時候,硬幣才倒掉。這一視頻證明了中國高鐵的極好的穩(wěn)定性。關于這枚硬幣,下列判斷正確的是( 。

A. 硬幣直立過程可能受到與列車行駛方向相同的摩擦力作用

B. 硬幣直立過程一定只受重力和支持力而處于平衡狀態(tài)

C. 硬幣倒掉是因為受到風吹的原因

D. 列車加速或減速行駛時,硬幣都可能受到與列車運動方向相反的摩擦力作用

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