【題目】如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌相距L=1m,金屬導(dǎo)軌由傾斜與水平兩部分組成,傾斜部分與水平方向的夾角為θ=37°,整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中.金屬棒EF和MN的質(zhì)量均為m=0.2kg,電阻均為R=2Ω.EF置于水平導(dǎo)軌上,MN置于傾斜導(dǎo)軌上,兩根金屬棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.現(xiàn)在外力作用下使EF棒以速度v0=4m/s向左勻速運動,MN棒恰能在傾斜導(dǎo)軌上保持靜止?fàn)顟B(tài).傾斜導(dǎo)軌上端接一阻值也為R的定值電阻.重力加速度g=10m/s2

(1)求磁感應(yīng)強度B的大小;
(2)若將EF棒固定不動,將MN棒由靜止釋放,MN棒沿斜面下滑距離d=5m時達(dá)到穩(wěn)定速度,求此過程中通過MN棒的電荷量;
(3)在(2)過程中,整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

【答案】
(1)解:EF棒運動切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv0,

流過MN的感應(yīng)電流I= = ,

對MN,根據(jù)平衡條件可得:mgsinθ= ,

解得:B=1.5T;

答:磁感應(yīng)強度B的大小為1.5T;


(2)解:MN產(chǎn)生的平即感應(yīng)電動勢

平均感應(yīng)電流 ,

R= ,

所以通過MN的感應(yīng)電荷量為q=

代入數(shù)據(jù)可得:q=2.0C;

答:若將EF棒固定不動,將MN棒由靜止釋放,MN棒沿斜面下滑距離d=5m時達(dá)到穩(wěn)定速度,此過程中通過MN棒的電荷量為 2.0C;


(3)解:設(shè)MN棒沿傾斜導(dǎo)軌下滑的穩(wěn)定速度為v,則有:E′=BLvcosθ,

感應(yīng)電流:I′= =

對MN棒根據(jù)共點力的平衡條件可得:mgsinθ=BI′Lcosθ,

解得:v=2.5m/s;

根據(jù)功能關(guān)系可得:mgdsinθ= ,

解得:Q=5.375J.

答:在(2)過程中,整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為5.375J.


【解析】(1)根據(jù)切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算公式和閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流大小,再根據(jù)平衡條件求解磁感應(yīng)強度大;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電荷量的表達(dá)式,然后代入數(shù)據(jù)求解;
(3)求出MN棒沿傾斜導(dǎo)軌下滑的速度穩(wěn)定時的感應(yīng)電流,根據(jù)共點力的平衡條件求解最大的,根據(jù)功能關(guān)系求解整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

【考點精析】認(rèn)真審題,首先需要了解電磁感應(yīng)與電路(用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向;畫等效電路;運用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解),還要掌握電磁感應(yīng)與力學(xué)(用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向;求回路中電流強度;分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);列動力學(xué)方程或平衡方程求解)的相關(guān)知識才是答題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】如圖所示,有一質(zhì)量為M=2kg 的平板小車靜止在光滑的水平地面上,現(xiàn)有質(zhì)量均為m=1kg 的小物塊A和B(均可視為質(zhì)點),由車上P處開始,A以初速度v1=2m/s向左運動,B同時以v2=4m/s 向右運動.最終A、B兩物塊恰好停在小車兩端沒有脫離小車.兩物塊與小車間的動摩擦因數(shù)都為μ=0.1,取g=10m/s2 . 求:

(1)求小車總長L;
(2)B在小車上滑動的過程中產(chǎn)生的熱量QB
(3)從A、B開始運動計時,經(jīng)6s小車離原位置的距離x.

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【題目】汽車沿平直的公路以恒定功率從靜止開始啟動,行駛200s后速度達(dá)到17m/s,設(shè)汽車所受阻力恒定,下列說法中正確的是( )
A.汽車的牽引力逐漸增大
B.汽車做勻加速運動
C.汽車做加速度逐漸增大的加速運動
D.汽車在這段時間內(nèi)行駛的距離一定大于1700 m

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【題目】科學(xué)家用質(zhì)子轟擊鋰核的實驗來驗證“愛因斯坦質(zhì)能方程”,已知質(zhì)子 H轟擊鋰核 Li能產(chǎn)生兩個α粒子,mLi=7.016u,mH=1.0078u,mHe=4.0026u,1u相當(dāng)于931.5MeV,則此核反應(yīng)的方程式為 , 此核反應(yīng)釋放的核能為 MeV(保留3位有效數(shù)字).

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【題目】如圖所示,A、B兩物塊靜止疊放在水平地面上,A、B的質(zhì)量分別為mA=3kg,mB=2kg,A、B之間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.5,B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.2.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2 . 現(xiàn)對A施加一水平拉力F( )

A.當(dāng)F=12 N時,A,B都相對地面靜止
B.當(dāng)F>22.5 N時,A相對B滑動
C.當(dāng)F=20 N時,A,B間的摩擦力為14N
D.無論F為何值,B的加速度不會超過5m/s2

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【題目】如圖所示,MN、PQ為豎直放置的兩根足夠長平行光滑導(dǎo)軌,相距為d=0.5m,M、P之間連一個R=1.5Ω的電阻,導(dǎo)軌間有一根質(zhì)量為m=0.2kg,電阻為r=0.5Ω的導(dǎo)體棒EF,導(dǎo)體棒EF可以沿著導(dǎo)軌自由滑動,滑動過程中始終保持水平且跟兩根導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置的下半部分處于水平方向且與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B=2T.取重力加速度g=10m/s2 , 導(dǎo)軌電阻不計.

(1)若導(dǎo)體棒EF從磁場上方某處沿導(dǎo)軌下滑,進入勻強磁場時速度為v=2m/s,
a.求此時通過電阻R的電流大小和方向;
b.求此時導(dǎo)體棒EF的加速度大。
(2)若導(dǎo)體棒EF從磁場上方某處由靜止沿導(dǎo)軌自由下滑,進入勻強磁場后恰好做勻速直線運動,求導(dǎo)體棒EF開始下滑時離磁場的距離.

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【題目】2017年1月5日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功將通信技術(shù)實驗衛(wèi)星發(fā)射升空.若該衛(wèi)星在發(fā)射過程中質(zhì)量保持不變,則在該衛(wèi)星發(fā)射升空遠(yuǎn)離地球的過程中,其所受地球的萬有引力F及重力勢能Ep的變化情況分別為( )
A.F變大
B.F 變小
C.Ep變大
D.Ep變小

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【題目】在汽車中懸線上掛一小球。當(dāng)汽車做勻變速直線運動時,懸線將與豎直方向成某一固定角度。如圖所示,若在汽車底板上還有一個跟其相對靜止的物塊,則關(guān)于汽車的運動情況和物塊的受力情況正確的是( )

A. 汽車一定向右做勻加速直線運動

B. 汽車的加速度大小為

C. 物塊除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力作用

D. 物塊除受到重力、底板的支持力作用外,還可能受到向左的摩擦力作用

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【題目】輕繩一端系一質(zhì)量為m的物體A,另一端系住一個套在粗糙豎直桿MN上的圓環(huán).現(xiàn)用水平力F拉住繩子上的一點O,使物體A從圖中實線位置緩慢下降到虛線位置,但圓環(huán)仍保持在原來位置不動.則在這一過程中,下列關(guān)于力的變化情況正確的是: ( )

A. 水平拉力F變小 B. 繩對環(huán)的拉力變大

C. 環(huán)對桿的摩擦力不變 D. 環(huán)對桿的壓力不變

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