【題目】如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.4Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.

1)求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式;

2)求第2s末外力F的大。

3)如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J,求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少.

【答案】(1)2t 20.35N 30.4J

【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律推導(dǎo)出R兩端的電壓與速度的關(guān)系式,由電壓圖象寫出電壓與時(shí)間的關(guān)系式,即可求出速度的表達(dá)式;由速度的表達(dá)式求出金屬加速度,由速度公式求出第2s末的速度,求出安培力,根據(jù)牛頓第二定律求出外力;外力做功,使金屬桿獲得動(dòng)能、回路中產(chǎn)生內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律可求出整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱。

(1)設(shè)路端電壓為U,桿的運(yùn)動(dòng)速度為v,則有

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv 感應(yīng)電流為: 根據(jù):U=IR

聯(lián)立可得

代入數(shù)據(jù)解得:

由圖乙可得U=0.2t(V)

可得速度為:v=2t(m/s)

(2)由上式v=2t知,金屬桿的加速度為a=2m/s2,在2s末金屬桿的速度為v=at=4m/s,

此時(shí)桿受到的安培力大小為

由牛頓第二定律,對(duì)桿有FF′=ma

代入數(shù)據(jù)解得F=0.35N

(3)在2s末,桿的動(dòng)能為

由能量守恒定律,回路產(chǎn)生的焦耳熱 Q=WEk=0.4J

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于第一宇宙速度,下列說(shuō)法正確的是(  。

A. 它是人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上的最小運(yùn)行速度

B. 它是人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度

C. 它是能使衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小發(fā)射速度

D. 它是人造衛(wèi)星繞地球作橢圓軌道運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,M為固定在水平桌面上的有缺口的方形木塊,abcd為半徑是R的四分之三光滑圓弧形軌道,a為軌道最高點(diǎn),de面水平且有一定長(zhǎng)度.今將質(zhì)量為m的小球在d點(diǎn)的正上方高為h處由靜止釋放,其自由下落到d處切入軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力.則以下正確的是

A. 調(diào)節(jié)h,可以使小球經(jīng)過(guò)軌道后返回釋放點(diǎn)

B. 無(wú)論怎樣改變h,都不可能使小球通過(guò)a點(diǎn)后落回軌道內(nèi)

C. 調(diào)節(jié)h,可以使小球通過(guò)a點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)

D. 只要改變h,就能使小球通過(guò)a點(diǎn)后,既可以落回軌道內(nèi)又可以落到de面上

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系;

1)實(shí)驗(yàn)中需要通過(guò)調(diào)整木板傾斜程度以平衡摩擦力,目的是______

A.為了使小車能做勻加速運(yùn)動(dòng)

B.為了增大繩子對(duì)小車的拉力

C.為了使繩子對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功

3)為了使繩子的拉力約等于鉤碼的總重力,需要確保鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通電源,再釋放小車,得到圖乙所示的一條紙帶.在紙帶上選取三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為sA、sB、sC,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼的總質(zhì)量為m,小車的質(zhì)量為M.從OB的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,拉力對(duì)小車做功W=________,小車動(dòng)能變化量Ek=__________

4)另一位同學(xué)在本實(shí)驗(yàn)中,也平衡了摩擦力,并打出了一條紙帶,但鉤碼的總質(zhì)量m沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M,在處理數(shù)據(jù)時(shí),他仍然取繩子的拉力約等于鉤碼的總重力.該同學(xué)采用圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析:在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量起始點(diǎn)O到每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離,并計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車速度v以及從O點(diǎn)到該計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的過(guò)程中繩子拉力所做的功W,描繪出v2-W圖象.請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的知識(shí)分析說(shuō)明:該同學(xué)所描繪的v2-W圖象應(yīng)當(dāng)是_________(填直線曲線(不考慮空氣阻力影響).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2017115日,中國(guó)第三代導(dǎo)航衛(wèi)星順利升空,它標(biāo)志著中國(guó)正式開始建造北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該衛(wèi)星處于地球的同歩軌道,假設(shè)其離地高度為h,地球半徑為R,地面附近重力加速度為g,則下列判斷錯(cuò)誤的是(

A. 該衛(wèi)星運(yùn)行周期為24小時(shí)

B. 該衛(wèi)星所在處重力加速度是

C. 該衛(wèi)星周期與近地衛(wèi)星周期之比是

D. 該衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)動(dòng)能是

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,質(zhì)量均為m的物體A和物體B通過(guò)一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài).一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕滑輪,一端連物體A,另一端連一輕掛鉤.開始時(shí)各段繩都處于伸直狀態(tài),A上方的一段繩沿豎直方向.現(xiàn)在掛鉤上掛物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放,已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升.已知重力加速度為g.

(1)求物體C的質(zhì)量;

(2)當(dāng)B剛要離開地面時(shí),AC間的輕繩的拉力多大?

(3)若將C換成質(zhì)量為7m的物體D,仍從前述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放,則這次B剛離地時(shí)D的速度的大小是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,某均勻介質(zhì)中有兩列簡(jiǎn)諧橫波AB同時(shí)沿x軸正方向傳播足夠長(zhǎng)的時(shí)間,在t=0時(shí)刻兩列波的波峰正好在x=0處重合,則下列說(shuō)法中正確的__________填正確答案標(biāo)號(hào),選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A. x=0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)

B. 兩列波的頻率之比為

C. 兩列波的波速之比為

D. t=0時(shí)刻兩列波另一波峰重合處的最近坐標(biāo)為

E. t=0時(shí)刻一定存在振動(dòng)位移的質(zhì)點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為靜電除塵機(jī)理圖,廢氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū),放電極和集塵極加上高壓電場(chǎng),使塵埃帶上負(fù)電,塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積,達(dá)到除塵目的,圖中虛線為電場(chǎng)線(方向未標(biāo)).不考慮塵埃在遷移過(guò)程中的相互作用和電量變化,則(  )

A. 電場(chǎng)線方向由放電極指向集塵極

B. 圖中A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)

C. 塵埃在遷移過(guò)程中電勢(shì)能減小

D. 塵埃在遷移過(guò)程中動(dòng)能減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在y<0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于xy平面并指向紙面外,磁感強(qiáng)度為B=2T.一帶正電的粒子以速度v0=5m/sO點(diǎn)射入磁場(chǎng),入射方向在xy平面內(nèi),與x軸正向的夾角為θ=30o.若粒子射出磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為l =10cm,求該粒子的電量和質(zhì)量之比q/m(不計(jì)離子重力)

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