4.如圖所示,足夠長的光滑U形導(dǎo)軌寬度為L,其所在平面與水平面的夾角為α,上端連接一個阻值為R的電阻.勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上.今有一質(zhì)量為m、有效電阻r的金屬桿沿框架由靜止下滑,設(shè)磁場區(qū)域無限大,當(dāng)金屬桿下滑達到最大速度vm時,運動的位移為x,求
(1)金屬桿沿斜面下滑的最大速度?
(2)在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
(3)在此過程中流過電阻R的電荷量q為多少?

分析 (1)金屬桿下滑達到最大速度v0時做勻速直線運動,根據(jù)安培力與速度的關(guān)系式和平衡條件求解最大速度.
(2)根據(jù)能量守恒定律求解焦耳熱;
(3)根據(jù)q=$\frac{△∅}{R}$求解電量;

解答 解:(1)金屬桿下滑達到最大速度vm時做勻速直線運動,則有:mgsinα=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{R+r}$,
得:vm=$\frac{mg(R+r)sinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$.
(2)根據(jù)能量守恒定律得:在此過程中回路中產(chǎn)生的總熱量為:Q=mgxsinα-$\frac{1}{2}$mvm2,
電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為:QR=$\frac{R}{R+r}$Q=$\frac{R}{R+r}$(mgxsinα-$\frac{1}{2}$mvm2).
(3)在此過程中流過電阻R的電荷量為:q=It=$\frac{BLv}{R+r}t$=$\frac{△∅}{R+r}=\frac{BLx}{R+r}$.
答:(1)金屬桿沿斜面下滑的最大速度為$\frac{mg(R+r)sinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{R}{R+r}$(mgxsinα-$\frac{1}{2}$mvm2);
(3)在此過程中流過電阻R的電荷量q為$\frac{BLx}{R+r}$.

點評 該題是電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用,涉及的公式與知識點較多.其中通過金屬棒橫截面的電量q=$\frac{△∅}{R+r}$,R+r應(yīng)是回路的總電阻.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.據(jù)報道,我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,經(jīng)過4次變軌控制后,于5月1日成功定點在東經(jīng)77°赤道上空的同步軌道.關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01星”,下列說法正確的是( 。
A.運行速度大于7.9 km/s
B.“天鏈一號01星”的質(zhì)量大則在同步軌道上運動的速度也大
C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度小
D.向心加速度比靜止在赤道上物體的向心加速度大

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

15.如圖所示,光滑水平面上有物塊M、m,在其中靜止的物塊m上固定一輕彈簧,M以v0的速度向右運動,求彈簧壓縮量最大時,兩者的速度各為多大?

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12.下列說法正確的是(  )
A.鈾核裂變的核反應(yīng)是:${\;}_{92}^{235}$U→${\;}_{56}^{141}$Ba+${\;}_{36}^{92}$Kr+2${\;}_{0}^{1}$n
B.α粒子散射實驗可以用來確定原子核電荷量和估算原子核半徑
C.氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子的運動加速度減小
D.比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠,原子核越穩(wěn)定

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.下列說法正確的是(  )
A.溫度是分子平均動能的標(biāo)志,物體溫度升高,則物體的分子平均動能增大
B.布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的組成懸浮顆粒的固體分子的無規(guī)則運動
C.一定質(zhì)量的理想氣體,若氣體的壓強和體積都不變,其內(nèi)能可能發(fā)生變化
D.當(dāng)分子間的距離大于平衡位置的間距r0時,分子間的距離越大,分子勢能越小

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

9.當(dāng)汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s時,車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?\frac{3}{4}$,則此拱橋的弧形橋面所在圓的半徑是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

16.如圖所示,輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m和2m的B、C兩物塊固定連接,靜止在光滑水平面上,另一質(zhì)量為m的小物塊A以速度v0從左向右與B發(fā)生正碰,碰撞時間極短.若A與B的碰撞是彈性碰撞,在以后的運動過程中彈簧的最大彈性勢能為EP,求EP的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

13.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,
(1)下列敘述正確的是CD
A.實驗中應(yīng)用秒表測出重物下落的時間
B.可用自由落體運動的規(guī)律計算重物的瞬時速度
C.因為是通過比較$\frac{m{v}^{2}}{2}$和mgh是否相等來驗證機械能是否守恒,故不需要測量重物的質(zhì)量
D.釋放重物前應(yīng)手提紙帶的上端,使紙帶豎直通過限位孔
(2)讓質(zhì)量m=1kg的物體自由下落,所用電源的頻率為50Hz,某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測量時各各計數(shù)點對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示,(圖中O點是打點計時器打出的第一個點,A、B、C、D、E分別是每打兩個點取出的計數(shù)點,單位:mm)

根據(jù)紙帶要求計算:(取g=9.8m/s2,保留三位有效數(shù)字)
①重錘從開始下落到打B點時,減少的重力勢能為1.91J
②重錘從下落到打B點時增加的動能為1.88 J
③從②③數(shù)據(jù)可以看到重錘減少的重力勢能略大于其增加的動能,分析原因可能是因為重錘在下落時要受到阻力作用(打點計時器對紙帶的摩擦阻力、空氣阻力等),重錘克服阻力做功要損失一部分機械能.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.如圖所示,在高H=5m的光滑水平臺上,有一用水平輕質(zhì)細(xì)線拴接的完全相同、質(zhì)量均為45g的滑塊a和b組成的裝置Q,Q處于靜止?fàn)顟B(tài).裝置Q中兩滑塊之間有一處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧(滑塊與彈簧不拴接).某時刻裝置Q中的細(xì)線斷開,彈簧恢復(fù)原長后,滑塊a被水平向左拋出,落到地面上的A處,拋出的水平距離x=5m,滑塊b沿半徑為R=0.45m的光滑半圓弧做圓周運動并通過最高點C.空氣阻力不計,取g=10m/s2,求:
(1)滑塊b通過圓弧的最高點C時,對軌道的壓力大。
(2)細(xì)線斷開前彈簧的彈性勢能.

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