【題目】如圖所示，足夠長的U形導體框架的寬度L＝0.5 m，電阻可忽略不計，其所在平面與水平面成θ＝37°。有一磁感應強度B＝0.8 T的勻強磁場，方向垂直于導體框平面。一根質(zhì)量m＝0.4 kg、電阻R＝1 Ω的導體棒MN垂直跨放在U形框架上，某時刻起將導體棒由靜止釋放。已知導體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)

求:

(1)導體棒剛開始下滑時的加速度大��；

(2)導體棒運動過程中的最大速度；

(3)從導體棒開始下滑到速度剛達到最大時的過程中，通過導體棒橫截面的電荷量Q＝4 C，求導體棒在此過程中消耗的電能。

【答案】(1)2m/s2；(5)5m/s；(3)3J

【解析】

(1)導體棒剛開始下滑時，其受力情況如圖甲，根據(jù)牛頓第二定律有:

mgsinθ－μmgcosθ＝ma①

解得a＝2m/s2②

(2)當導體棒勻速下滑時具有最大速度v，其受力情況如圖乙，則在平行斜面方向上有:

mgsinθ－μmgcosθ－F＝0③

安培力：F＝BIL④

回路中電流：⑤

MN棒中產(chǎn)生的電動勢E=BLv⑥

由以上各式得：⑦

代入數(shù)值得v=5m/s⑧

(3)通過導體棒橫截面的電荷量: ⑨

⑩

設導體棒下滑速度剛好為v時的位移為x，則ΔΦ＝BxL⑾

全程對棒由動能定理：(12)

其中W安為克服安培力做的功。

由功能關系，克服安培力做的功等于導體棒在此過程中消耗的電能，即

QR=W=3J(13)

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M=1 kg的木板靜止在光滑水平面上，一個質(zhì)量為m=3 kg滑塊以初速度v0=2 m/s從木板的左端向右滑上木板，滑塊始終未離開木板。則下面說法正確是

A. 滑塊和木板的加速度之比是1∶3

B. 整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量是1.5 J

C. 可以求出木板的最小長度是1.5 m

D. 從開始到滑塊與木板相對靜止這段時間內(nèi)，滑塊與木板的位移之比是7∶3

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖：豎直面內(nèi)固定的絕緣軌道abc，由半徑R=3 m的光滑圓弧段bc與L=1.5 m的粗糙水平段ab在b點相切而構成，O點是圓弧段的圓心，Oc與Ob的夾角θ=37°;過f點的豎直虛線左側有方向豎直向上、場強大小E=10 N/C的勻強電場，Ocb的外側有一長度足夠長、寬度d =1.6 m的矩形區(qū)域efgh，ef與Oc交于c點，ecf與水平向右的方向所成的夾角為β(53°≤β≤147°)，矩形區(qū)域內(nèi)有方向水平向里的勻強磁場。質(zhì)量m2=3×10-3 kg、電荷量q=3×l0-3 C的帶正電小物體Q靜止在圓弧軌道上b點，質(zhì)量m1=1.5×10-3 kg的不帶電小物體P從軌道右端a以的水平速度向左運動，P、Q碰撞時間極短，碰后P以1 m/s的速度水平向右彈回。已知P與ab間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，A、B均可視為質(zhì)點，Q的電荷量始終不變，忽略空氣阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小g=10 m/s2。求：

(1)碰后瞬間，圓弧軌道對物體Q的彈力大小FN；

(2)當β=53°時，物體Q剛好不從邊穿出磁場，求區(qū)域efgh內(nèi)所加磁場的磁感應強度大小B1；

(3)當區(qū)域efgh內(nèi)所加磁場的磁感應強度為B2=2T時，要讓物體Q從gh邊穿出磁場且在磁場中運動的時間最長，求此最長時間t及對應的β值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在中美貿(mào)易戰(zhàn)中，中興的遭遇告訴我們，要重視芯片的自主研發(fā)工作，而芯片的基礎工作在于半導體的工藝。如圖所示，在半導體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進入方向垂直紙面向里、寬度為D的勻強磁場區(qū)域，其中離子P＋在磁場中轉過θ＝30°后從磁場右邊界射出。已知P＋和P3＋的質(zhì)量均為m，而電量分別為e和3e(e表示元電荷)。

（1）求勻強磁場的磁感應強度B的大��；

（2）求P3＋在磁場中轉過的角度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，傾角θ=37°的光滑斜面固定在水平面上，斜面長L=0.75m，質(zhì)量m=1.0kg的物塊從斜面頂端無初速度釋放，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2 ， 則（ ）

A. 物塊滑到斜面底端時重力的瞬時功率為18W

B. 物塊滑到斜面底端時的動能為1.5J

C. 物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力的平均功率為24W

D. 物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力做功為7.5J

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一質(zhì)點沿直線Ox方向做減速直線運動，它離開O點的距離x隨時間變化的關系為x＝6t-2t3(m)，它的速度v隨時間t變化的關系為v＝6-6t2(m/s)，則該質(zhì)點在t＝2 s時的瞬時速度和t＝0到t＝2 s間的平均速度、平均速率分別為(　　)

A. -18 m/s、-2 m/s、6 m/s

B. -18 m/s、-2 m/s、2 m/s

C. -2 m/s、-2 m/s、-18 m/s

D. -18 m/s、6 m/s、6 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在一絕熱容器中，活塞與容器壁無摩擦。當溫度為T1時，氣體壓強為P1，體積為V1；

（1）若溫度升高到T2，氣體壓強變?yōu)?/span>P2，氣體的體積變?yōu)?/span>V2，則P2______P1，V2_______V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；

（2）若在活塞上放置一定質(zhì)量的重物，穩(wěn)定后氣體的壓強變?yōu)?/span>P3，溫度變?yōu)?/span>T3，則P3 _______P1，T3 ______T1（填“＞”、“＝”或“＜”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】甲、乙兩同學均設計了測動摩擦因數(shù)的實驗。已知重力加速度為g。

(1)甲同學所設計的實驗裝置如圖所示。其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計。實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)。則該設計能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達式為________。

(2)乙同學的設計如圖乙所示。他在一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力。實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應的物塊在兩光電門之間的運動時間t。在坐標系中作出的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，與橫軸的截距為c。因乙同學不能測出小車質(zhì)量，因乙同學不能測出小車質(zhì)量，故該同學還應該測出的物理量為 _______ 。根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為 ________ 。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學把一體重計放在電梯的地板上，她站在體重計上隨電梯上下運動，并觀察體重計示數(shù)的變化情況。下表記錄了幾個特定時刻體重計的示數(shù)，已知t0時刻電梯靜止，則

時刻

t0

t1

t2

t3

體重計示數(shù)/kg

45.0

50.0

40.0

45.0

A. t1和t2時刻該同學的質(zhì)量相等，但所受的重力不等

B. t1和t2時刻電梯的加速度大小相等，方向一定相反

C. t1和t2時刻電梯的加速度大小相等，運動方向一定相反

D. t3時刻電梯的速度方向向上

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