18.如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L(zhǎng)=0.2m,一理想電流表跟阻值為R=1.5Ω的電阻串聯(lián)后與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直.一質(zhì)量為m=0.1kg、有效電阻為r=0.5Ω的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h=0.2m處靜止釋放.導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I=0.5A.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,g=10m/s2.求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v;
(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im

分析 (1)導(dǎo)體棒最終穩(wěn)定時(shí),做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件和電磁感應(yīng)知識(shí)可求出B;
(2)由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv求得速度.
(3)據(jù)題意,導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大,由機(jī)械能守恒定律求出最大速度,再求電流的最大值Im

解答 解:(1)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),安培力與重力平衡,則有BIL=mg  ①
解得B=$\frac{mg}{IL}$=$\frac{0.1×10}{0.5×0.2}=10T$ ②
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv③
感應(yīng)電流I=$\frac{E}{R+r}$④
由②③④式解得v=$\frac{{I}^{2}(R+r)}{mg}=\frac{0.{5}^{2}×(1.5+0.5)}{0.1×10}=0.5m/s$.
(3)由題意知,導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,設(shè)最大速度為vm
對(duì)于自由下落的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒得:mgh=$\frac{1}{2}m{{v}_{m}}^{2}$
感應(yīng)電流的最大值Im=$\frac{{E}_{m}}{R+r}$=$\frac{BL{v}_{m}}{R+r}$
代入解得,Im=$\frac{mg\sqrt{2gh}}{I(R+r)}=\frac{0.1×10×\sqrt{20×0.2}}{0.5×2}=2A$
答:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B是10T;
(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v是0.5m/s;
(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im是2A.

點(diǎn)評(píng) 本題分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況是解題的基礎(chǔ),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力等等電磁學(xué)常用的規(guī)律求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)得到如圖1所示的紙帶,其中0、1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn),已知每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.求:

(1)計(jì)數(shù)點(diǎn)3到0的距離為5.61cm;
(2)請(qǐng)您在答卷上畫出小車的速度隨時(shí)間變化的圖象
(3)由圖象2求出小車的加速度a=0.50m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

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9.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,
(1)下列做法正確的一項(xiàng)是B
A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用直流電源
B.先接通電源,再釋放小車
C.將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處
D.每次改變小車質(zhì)量時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力
(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行鉤碼質(zhì)量m和小車質(zhì)量M的選取,以下最合理的一組是C
A.M=20g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(3)如圖2為小車在水平木板上帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng),打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出.從紙帶上測(cè)出s1=3.20cm,s2=4.52cm,s5=8.42cm,s6=9.70cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,則計(jì)時(shí)器在打第5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),小車的瞬時(shí)速度大小v5=0.91m/s;小車加速度大小a=1.30m/s2.(本題計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后均保留兩位數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.如圖,在x>0的空間中,存在沿x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=0.1N/C;在x<0的空間中,存在垂直xOy平面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.一帶負(fù)電的粒子(比荷$\frac{q}{m}$=160C/kg),在x=0.08m處的D點(diǎn)以v0=1.6m/s的初速度沿y軸正方向開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)帶電粒子的重力.求:
(1)帶電粒子開始運(yùn)動(dòng)后第一次通過y軸時(shí)距O點(diǎn)的距離;
(2)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑;
(3)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間返回電場(chǎng)?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》新規(guī)于2011年5月1日起施行.新規(guī)最大亮點(diǎn),就是加大了對(duì)酒駕的處罰力度.酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè).它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器,酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化,在如圖所示的電路中,不同的酒精氣體濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻.這樣,電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系.如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比,那么,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是( 。
A.U越大,表示C越小,C與U成反比
B.U越大,表示C越小,但是C與U不成反比
C.U越大,表示C越大,C與U成正比
D.U越大,表示C越大,但是C與U不成正比

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.民用航空客機(jī)的機(jī)艙,除了有正常的艙門和舷梯連接,供旅客上下飛機(jī)外,一般還配有緊急出口.發(fā)生意外情況的飛機(jī)在著陸后,打開緊急出口的艙門,會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)氣囊(由斜面部分AC和水平部分CD構(gòu)成),機(jī)艙中的人可沿該氣囊滑行到地面上來,如圖所示.某機(jī)艙離氣囊底端的豎直高度AB=3.0m,氣囊構(gòu)成的斜面長(zhǎng)AC=5.0m,AC與地面之間的夾角為θ.斜面部分AC和水平部分CD平滑連接.一個(gè)質(zhì)量m=60kg的人從氣囊上由靜止開始滑下,最后滑到水平部分上的E點(diǎn)靜止,已知人與氣囊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.55.不計(jì)空氣阻力g=10m/s2.求人從A點(diǎn)開始到滑到E 點(diǎn)所用的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.如圖所示,閉合金屬框從一定高度自由下落進(jìn)入足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,從cd邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)這段時(shí)間內(nèi),線框運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能的是( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.等量異種點(diǎn)電荷的連線和其中垂線如圖所示,現(xiàn)將一個(gè)帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷先從圖中a點(diǎn)沿直線移到b點(diǎn),再從b點(diǎn)沿直線移到c點(diǎn).則(  )
A.從a點(diǎn)到b點(diǎn),電勢(shì)逐漸增大
B.從a點(diǎn)到c點(diǎn),檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的方向始終不變
C.從a點(diǎn)到b點(diǎn),檢驗(yàn)電荷受電場(chǎng)力先增大后減小
D.從a點(diǎn)到c點(diǎn),檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能先不變后增大

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.一小孩坐在長(zhǎng)L=1.0m的長(zhǎng)方形滑板上從光滑的直冰道上滑下,直冰道與水平面間的夾角θ=30°,在他下滑的過程中先后經(jīng)過A、B兩點(diǎn),整個(gè)滑板通過A、B兩點(diǎn)所用時(shí)間分別為t1=0.2s、t2=0.1s,已知重力加速度為g=10m/s2,求滑板前端從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所需的時(shí)間.

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