18.如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直.在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計(jì).整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)用水平向右的恒力F=$\sqrt{3}$mg拉細(xì)桿a,達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:
(1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流;
(2)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;
(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度.

分析 (1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),恒力F與安培力平衡,由安培力公式求解感應(yīng)電流.
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢,由感應(yīng)電動(dòng)勢公式求出桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度.
(3)以棒b為研究對象.b受到的安培力大小與a受到的安培力大小相等.根據(jù)平衡條件求出桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度

解答 解:(1)a棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力與安培力平衡,有:F=BIL
得:I=$\frac{\sqrt{3}mg}{BL}$
(2)金屬棒a切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢為:E=BLv
回路電流為:I=$\frac{E}{2R}$  
聯(lián)立得:v=$\frac{2\sqrt{3}mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
(3)b棒平衡時(shí),設(shè)棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ,則有:tan$θ=\frac{F}{mg}$=$\sqrt{3}$
解得:θ=60°
所以有:h=r(1-cosθ)=$\frac{r}{2}$
答:(1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流為$\frac{\sqrt{3}mg}{BL}$;
(2)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為$\frac{2\sqrt{3}mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度為$\frac{r}{2}$.

點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與電路、磁場、力學(xué)等知識(shí)的綜合應(yīng)用,考查分析和處理綜合題的能力.常規(guī)題.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.圖甲所示,在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí):
(1)除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外,下列器材中還需要的是BE.
A.秒表  B.坐標(biāo)紙  C.天平  D.彈簧秤 E.重垂線
實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是ADE.
A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止自由滑下
B.斜槽軌道必須光滑
C.斜槽軌道末端切線可以不水平
D.要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng),記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些
E.為了比較準(zhǔn)確地描出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡,應(yīng)該用一條曲線把所有的點(diǎn)連接起來.
(3)圖乙是小球做平拋運(yùn)動(dòng)軌跡所描點(diǎn)的一部分,圖中方格的邊長均為5cm,若取g=10ms2,則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小是1.5m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.物體A、B、C均靜止在同一水平面上,它們的質(zhì)量分別為mA、m B、m C,與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA、μB、μC,用平行于水平面的拉力F分別拉物體A、B、C,所得加速度a與拉力F的關(guān)系圖線如圖所對應(yīng)的直線甲、乙、丙所示,則以下說法正確的是( 。
A.μAB mA<mBB.μB<μC mB=mCC.μBC mB>mCD.μA<μC mA<mC

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示,兩個(gè)小球固定在一杠桿兩端,杠桿繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn),已知OA:OB=1:2,小球A的線速度大小為v1,角速度為ω1,周期為T1,向心加速度為α1;小球B的線速度大小為v2,角速度為ω2,周期為T2,向心加速度為α2.則( 。
A.v1:v2=1:2B.ω1:ω2=1:2C.T1:T2=1:2D.α1:α2=1:4

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.現(xiàn)有一根長L=1m的不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩,其一端固定于O點(diǎn),另一端系著質(zhì)量m=1kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),將小球提至O點(diǎn)正上方的A點(diǎn)處,此時(shí)繩剛好伸直且無張力,如圖所示.不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2,求:
(1)為保證小球能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),在A點(diǎn)至少應(yīng)施加給小球多大的水平速度v0
(2)若在A點(diǎn)給小球的水平速度v1=4m/s,則在A點(diǎn)瞬間,繩中的拉力為多大?
(3)若在A點(diǎn)給小球的水平速度v2=1m/s,小球?qū)⒉谎貓A弧運(yùn)動(dòng),求輕繩恰好再次伸直時(shí),小球所在的位置到直線AO(或其延長線)的最短距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.將一根原長為40cm,勁度系數(shù)為100N/M的彈簧拉長為45cm,則此時(shí)彈簧的彈力大小為5N.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

10.如圖所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝,副線圈匝數(shù)n2=220匝,交流電源的電壓u=220$\sqrt{2}$sin100πt(V).電阻R=44Ω,電壓表、電流表為理想電表,則交流電的頻率為50Hz,電流表的示數(shù)為0.2A,電流表的示數(shù)為1A,電壓表的示數(shù)為44V.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.如圖所示,平行放置的金屬板A、B組成一個(gè)平行板電容器.
(1)保持開關(guān)S閉合,使A板向右平移錯(cuò)開一些;
(2)S閉合后再斷開,使A板向上平移拉開些.試討論電容器兩板間電勢差U、電荷量Q、板間場強(qiáng)E的變化情況.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.如圖所示,斜面上有o、a、b、c四個(gè)點(diǎn),oa=ab=bc,從o點(diǎn)正上方以速度V水平拋出一個(gè)小球,它落在斜面上a點(diǎn),若小球從同一位置以速度2V水平拋出,不計(jì)空氣阻力,則它落在斜面上的( 。
A.b點(diǎn)B.b與c之間某一點(diǎn)C.a與b之間某一點(diǎn)D.c點(diǎn)

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同步練習(xí)冊答案