17.如圖所示,傾角0=30°、寬L=1m的足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=IT、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上.一根質(zhì)量m=0.2kg,電阻R=lΩ的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌向上的牽引力F作用在棒上,使棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動,運(yùn)動中ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)若牽引力的功率P恒為56W,則ab棒運(yùn)動的最終速度為多大?
(2)當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到某一速度時撤去牽引力,從撤去牽引力到ab棒的速度為零,通過ab棒的電量q=0.5C,則撤去牽引力后ab棒向上滑動的距離多大?

分析 (1)當(dāng)加速度為零時,ab棒最終做勻速運(yùn)動,結(jié)合共點(diǎn)力平衡以及P=Fv求出ab棒最終的速度.
(2)根據(jù)電流的定義式,結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律求出撤去牽引力后ab棒滑動的距離.

解答 解:(1)當(dāng)以恒定功率牽引ab棒時,P=Fv…①
I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BLv}{R}$…②
F=BIL…③
F-(mgsinθ+F)=0…④
代入數(shù)據(jù)得:v=7m/s (v=-8m/s舍去)…⑤
(2)設(shè)撤去F后ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到速度為零時滑動的距離為S,
通過ab的電荷量:q=$\overline{I}$△t…⑥
又$\overline{I}$=$\frac{\overline{E}}{R}$…⑦$\overline{E}$=$\frac{△φ}{△t}$…⑧△φ=BLS…⑨
聯(lián)立⑥⑦⑧⑨各式得:S=$\frac{qR}{BL}$,代入數(shù)據(jù)解得:s=0.5m;
答:(1)若牽引力的功率P恒為56W,則ab棒運(yùn)動的最終速度為7m/s;
(2)當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到某一速度時撤去牽引力,從撤去牽引力到ab棒的速度為零,通過ab棒的電量q=0.5C,則撤去牽引力后ab棒向上滑動的距離為0.5m.

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道金屬棒在整個過程中的運(yùn)動規(guī)律,結(jié)合牛頓第二定律、閉合電路歐姆定律的、法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行求解.

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

7.如圖所示,質(zhì)量為1kg的小物塊以5m/s的初速度滑上一塊原來靜止在水平面上的木板,木板質(zhì)量為4kg,木板與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.02,經(jīng)時間2s后,小物塊從木板另一端以1m/s相對于地的速度滑出,g=10m/s2,求這一過程中木板的位移和系統(tǒng)在此過程中因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能.

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8.某導(dǎo)體的電阻為R=2Ω.試求當(dāng)有I=1A的電流流過時,該導(dǎo)體的熱功率P和導(dǎo)體在2分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.民航客機(jī)的機(jī)艙一般都設(shè)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,會自動生成一個由氣囊構(gòu)成的斜面,機(jī)艙中的人可沿該斜面滑行到地面上,示意圖如圖所示.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AC=5.0m,CD段為與斜面平滑連接的水平地面.若人從氣囊上由靜止開始滑下,人與氣囊間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5,人與地面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.4.不計空氣阻力,g=10m/s2.求:
(1)人在氣囊上滑下時的加速度大;
(2)人滑到氣囊底端時的速度大小;
(3)站在距氣囊底端正前方2.0m處的救護(hù)人員能否被從氣囊上滑下的人撞到.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.圖甲中直線Q表示電場中的一條電場線,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子僅在電場力作用下沿電場線向右運(yùn)動,經(jīng)過P點(diǎn)時速度為v0,到達(dá)Q點(diǎn)時速度減為零,粒子運(yùn)動的v-t圖象如圖乙所示.下列判斷正確的是(  )
A.P點(diǎn)電勢高于Q點(diǎn)電勢
B.P點(diǎn)場強(qiáng)大于Q點(diǎn)場強(qiáng)
C.P、Q兩點(diǎn)的電勢差為$\frac{mv_0^2}{2q}$
D.帶負(fù)電粒子在P點(diǎn)的電勢能大于在Q點(diǎn)的電勢能

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動的速度-時間圖象,下列說法中正確的是( 。
A.ab段與bc段的速度方向相反B.bc段與cd段的加速度方向相反
C.ab段質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為2m/s2D.bc段質(zhì)點(diǎn)通過的位移為2m

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖1裝置中的滑塊為研究對象“驗(yàn)證動能定理”,他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、天平、刻度尺、細(xì)沙等材料.當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放沙桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài).若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則:

(1)實(shí)驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M兩者應(yīng)滿足的條件是M>>m,而且實(shí)驗(yàn)時還需要有平衡摩擦力的步驟.
(2)在(1)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M向沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動,用打點(diǎn)計時器記錄其運(yùn)動情況,在打點(diǎn)計時器打出的紙帶上取OABC四點(diǎn),量得各計數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x1、x2、x3.若研究滑塊的AB段,本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgx2=$\frac{1}{2}M{(\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T})}^{2}-\frac{1}{2}M{(\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T})}^{2}$(用題中的字母表示,重力加速度為g,打點(diǎn)計時器所接交變電流的周期為T).

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.如圖所示,理想變壓器輸入端PQ接電壓一定的交流電源,通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù),電壓表及電流表皆為理想電表,則下列說法中正確的是( 。
A.當(dāng)滑片c向a端移動時,電流表A1的示數(shù)將減小
B.當(dāng)滑片c向b端移動時,電壓表V的示數(shù)將變大
C.當(dāng)滑片c向b端移動時,變壓器的輸入功率減小
D.將開關(guān)S由1擲向2時,三個電表的示數(shù)都變大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.如圖所示,在豎直平面有一個光滑的圓弧軌道MN,其下端(即N端)與表面粗糙的水平傳送帶左端相切,軌道N端與傳送帶左端的距離可忽略不計.當(dāng)傳送帶不動時,將一質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從光滑軌道上的P位置由靜止釋放,小物塊以速度v1滑上傳送帶,從它到達(dá)傳送帶左端開始計時,經(jīng)過時間t1,小物塊落到水平地面的Q點(diǎn);若傳送帶以恒定速率v2運(yùn)行,仍將小物塊從光滑軌道上的P位置由靜止釋放,同樣從小物塊到達(dá)傳送帶左端開始計時,經(jīng)過時間t2,小物塊落至水平地面.關(guān)于小物塊上述的運(yùn)動,下列說法中正確的是( 。
A.當(dāng)傳送帶沿順時針方向運(yùn)動時,小物塊的落地點(diǎn)可能在Q點(diǎn)右側(cè)
B.當(dāng)傳送帶沿逆時針方向運(yùn)動時,小物塊的落地點(diǎn)可能在Q點(diǎn)左側(cè)
C.當(dāng)傳送帶沿順時針方向運(yùn)動時,若v1>v2,則可能有t1>t2
D.當(dāng)傳送帶沿順時針方向運(yùn)動時,若v1<v2,則可能有t1<t2

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