【題目】如圖所示,一個足夠長的U形金屬導軌NMPQ固定在水平面內,導軌間距L=0.50 m,一根質量為m=0.50 kg的勻質金屬棒ab橫跨在導軌上且接觸良好,abMP恰好圍成一個正方形.該導軌平面處在磁感應強度方向豎直向上、大小可以隨時間變化的勻強磁場中,ab棒與導軌間的滑動摩擦力為Ff=1.0 N(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),棒的電阻為R=0.10 Ω,其它電阻均不計.開始時,磁感應強度B0=0.50 T.

(1)若從t=0時開始,調節(jié)磁感應強度的大小,使其以=0.40 T/s的變化率均勻增加,求經過多長時間ab棒開始滑動;

(2)若保持磁感應強度B0的大小不變,從t=0時刻開始,給ab棒施加一個與之垂直且水平向右的拉力F,使棒從靜止開始運動,其大小隨時間變化的函數(shù)表達式為F=(3+2.5t)N,求此棒的加速度大。

【答案】(1) (2)

【解析】試題分析:(1)以桿為研究對象,當磁感應強度均勻增大時,閉合電路中產生恒定的感應電流,受到的安培力逐漸增大,靜摩擦力也隨之增大,當磁感應強度增大到桿所受安培力與最大靜摩擦力相等時開始滑動,設磁感應強度對時間的變化率為,則磁感應強度對時間的變化率為

感應電動勢

感應電流

磁感應強度

安培力

聯(lián)立以上方程式,可以得到:。

2)可證明棒向右作勻加速直線運動,設棒的加速度為,時刻運動的速度為

根據(jù)牛頓第二定律得:,安培力:,感應電流:

整理得到:,由題:

聯(lián)立以上方程式,可以得到:。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一個單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,轉軸與磁場垂直,圖中表示穿過線圈平面的磁通量隨時間變化的函數(shù)圖像。圖中磁通量的最大值Φmax=0.20Wb,變化周期T=0.02s。則由圖可知, ( )

A. 線圈中感應電動勢的最大值出現(xiàn)在0.005、0.015s各時刻

B. 電流改變方向出現(xiàn)在0.010s、0.020s時刻

C. 根據(jù)Emax=62.8V

D. 線圈中電動勢的有效值是

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑導軌MN、PQ在同一水平面內平行固定放置,其間距d=1.0m,右端通過導線與阻值R=2.0Ω的電阻相連,在正方形區(qū)域CDGH內有豎直向下的勻強磁場。 一質量m=100g、阻值r=0.5Ω的金屬棒,在與金屬棒垂直、大小為F=0.2N的水平恒力作用下,從CH左側x=1.0m處由靜止開始運動,剛進入磁場區(qū)域時恰好做勻速直線運動。不考慮導軌電阻,金屬棒始終與導軌垂直并保持良好接觸. 求:

(1)勻強磁場磁感應強度B的大小;

(2)金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中電阻R所產生的焦耳熱;

(3)其它條件不變,如果金屬棒進入磁場時立即撤掉恒力F,試討論金屬棒是否能越過磁場區(qū)域并簡要說明理由;

(4)接(3)問,試求上述過程中流過電阻R的電量是多少。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在光滑水平面上,有豎直向下的勻強磁場,分布在寬度為L的區(qū)域內,兩個邊長均為a(a<L)的單匝閉合正方形線圈甲和乙,分別用相同材料不同粗細的導線繞制而成,且導線的橫截面積S : S=1:3。將線圈置于光滑水平面上且位于磁場的左邊界,并使兩線圈獲得大小相等、方向水平向右的初速度,若甲線圈剛好能滑離磁場,則(

A.乙線圈也剛好能滑離磁場

B.兩線圈進入磁場過程中通過導線橫截面積電量相同

C.兩線圈完全進入磁場后的動能相同

D.甲線圈進入磁場過程中產生熱量Q1與乙線圈進入磁場過程中產生熱量Q2之比為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】氫原子的能級圖如圖所示,已知可見光光子的能量范圍約為162 eV~311 eV,下列說法中正確的是

A大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出2種不同頻率的可見光

B處于n=4能級的氫原子向n=1能級躍遷時,產生的光為可見光

C處于n=4能級的氫原子吸收任意頻率的紫外線,一定能夠發(fā)生電離

D處于n=2能級的氫原子向n=4能級躍遷時,核外電子的動能增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個足夠大的容器中盛滿了某種透明液體,MN為該液體與空氣的水平分界面,其上有一以A點為圓心、d=m為半徑的圓形不透光薄片。已知分界面上A點正下方h=3 m深處有一點光源O,該點光源發(fā)出的光線經不透光薄片的邊緣B點處射入空氣時,其折射光線與反射光線恰好垂直。

①求該透明液體對該光的折射率n

②若在點光源O正下方也為h=3 m的P處水平放置一足夠大的平面鏡,試計算點光源O在分界面MN上照亮區(qū)域的面積(取π=3.14)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,空氣中有一折射率為的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為、半徑為R的扇形OAB,一束平行光平行于橫截面,以入射角照射到OA上,OB不透光,若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則弧AB上有光透出部分的弧長為

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電動勢為E、內阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖1所示的電路.當滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時,下列說法正確的是( )

A. 電壓表和電流表讀數(shù)都增大 B. 電壓表和電流表讀數(shù)都減小

C. 電壓表讀數(shù)增大,電流表A1示數(shù)減小,A2示數(shù)增大 D. 電壓表讀數(shù)減小,電流表A1示數(shù)增大,A2示數(shù)減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,在正電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,FMN的中點,∠M=30°,M、N、P、F四點處的電勢分別用表示,已知,點電荷QM、N、P三點所在平面內,則

A. 連接PF的線段一定在同一等勢面上

B. 將正試探電荷從P點搬運到N點,電場力做負功

C. 將正試探電荷從P點搬運到N點,電勢能減少

D. 點電荷Q一定在MP的連線上

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