【題目】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd與水平面成=30°角且固定，導(dǎo)軌間距離為L=2.0 m，電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端接一個(gè)阻值為R0的定值電阻。在c、N之間接有電阻箱。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1 T；現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好。不計(jì)一切摩擦。改變電阻箱的阻值R，測(cè)定金屬棒的最大速度vm，得到vm–R的關(guān)系如圖所示。若軌道足夠長(zhǎng)，重力加速度g取10 m/s2。求：

（1）金屬桿的質(zhì)量m和定值電阻R0的阻值；

（2）當(dāng)電阻箱R取3.5 Ω時(shí)，且金屬桿的加速度為3 m/s2時(shí)，此時(shí)金屬棒的速度。

【答案】（1）m=0.8kg；R0=0.5Ω（2）1.6m/s

【解析】試題分析：根據(jù) E=BLv、歐姆定律和安培力、F=BIL推導(dǎo)出安培力的表達(dá)式，當(dāng)桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，由平衡條件得到最大速度vm與R的關(guān)系式，根據(jù)圖象的斜率和縱截距求解金屬桿的質(zhì)量m和電阻R0的阻值；當(dāng)金屬棒的加速度為3m/s2時(shí)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求解速度.

（1）金屬棒以速度vm下滑時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E=BLvm

由閉合電路的歐姆定律可知：E=I（R+R0）

當(dāng)金屬棒以最大速度下滑時(shí)有：

聯(lián)立解得：

由vm–R圖線可知：；

解得：m=0.8kg；R0=0.5Ω

（2）設(shè)金屬棒下滑的速度為v，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知：E’=BLv

由閉合電路的歐姆定律可知：E’=I（R+R0）

當(dāng)金屬桿下滑的加速度為3 m/s2時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得：

解得v=1.6m/s

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：

【題目】如圖，在光滑絕緣水平面內(nèi)固定兩平行長(zhǎng)直光滑軌道MN、PQ，兩軌道的寬度為d，在水平面內(nèi)沿平行軌道方向固定一長(zhǎng)直導(dǎo)線a，一質(zhì)量為m、電阻為r、直徑也為d的金屬圓環(huán)b卡在兩軌道間以速度沿軌道運(yùn)動(dòng)。t=0時(shí)刻導(dǎo)線a中通以圖示方向的電流，且在0～t時(shí)間內(nèi)電流由均勻增加到2。已知導(dǎo)線a 中的電流為時(shí)，穿過金屬圓環(huán)b的磁通量為，在0～t時(shí)間內(nèi)

A. 金屬圓環(huán)b有收縮的趨勢(shì)

B. 金屬圓環(huán)b做減速運(yùn)動(dòng)

C. 金屬圓環(huán)b擠壓軌道PQ

D. 金屬圓環(huán)b產(chǎn)生的電熱大于

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓形軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道內(nèi)甲、乙兩小球固定在輕桿的兩端，甲、乙兩球質(zhì)量相同，開始時(shí)乙球位于軌道的最低點(diǎn)，現(xiàn)由靜止釋放輕桿，下列說法正確的是(　　)

A. 甲球下滑至底部的過程中，輕桿對(duì)系統(tǒng)不做功

B. 甲球滑回時(shí)不一定能回到初始位置

C. 甲球可沿軌道下滑到最低點(diǎn)且具有向右的瞬時(shí)速度

D. 在甲球滑回過程中桿對(duì)甲球做的功大于桿對(duì)乙球做的功

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示。圖中直徑MN的兩端分別開有小孔。筒繞其中心軸以角速度ω0順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。一帶電粒子從小孔M沿MN方向射入筒內(nèi)（圖中未畫出），當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90時(shí)，該粒子恰好從小孔N飛出圓筒。若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，不計(jì)粒子重力。

（1）求帶電粒子的比荷；

（2）若粒子速率不變，在該截面內(nèi)，粒子從小孔M射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30，粒子仍未與筒壁發(fā)生碰撞而從某小孔飛出，求圓筒的角速度ω。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線在周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比，與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比，即B=（式中k為常數(shù)）．如圖所示，兩根相距L的無限長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有電流I和3I．在兩根導(dǎo)線的連線上有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，b點(diǎn)距電流為I的導(dǎo)線的距離為L．下列說法正確的是（ ）

A. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同

B. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反

C. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為8：1

D. a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為16：1

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】將一只蘋果（可看成質(zhì)點(diǎn)）水平拋出，蘋果在空中依次飛過三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3，圖中曲線為蘋果在空中運(yùn)行的軌跡．若不計(jì)空氣阻力的影響，則

A. 蘋果通過第3個(gè)窗戶期間重力所做的功最多

B. 蘋果通過第1個(gè)窗戶期間重力做功的平均功率最小

C. 蘋果通過第3個(gè)窗戶期間速度變化量最大

D. 蘋果通過第1個(gè)窗戶期間豎直方向上的平均速度最大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用圖甲所示的裝置來探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系．木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條A、B，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶（內(nèi)有沙子），滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì)，重力加速度為g．

(1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度，對(duì)此下列說法正確的是__________．

A．為了釋放木板后，木板在細(xì)線拉動(dòng)下能勻速下滑

B．為了增大木板下滑的加速度，提高實(shí)驗(yàn)精度

C．盡量保證細(xì)線拉力對(duì)木板做的功等于木板所受合力對(duì)木板做的功

D．使木板在未施加拉力時(shí)能勻速下滑

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d=__________mm.

(3)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①測(cè)量木板、遮光條的總質(zhì)量M，測(cè)量?jī)烧诠鈼l間的距離L；按甲圖正確安裝器材．

②將木板左端與軌道左端對(duì)齊，靜止釋放木板，木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時(shí)間t1、t2．則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動(dòng)能的變化量＝__________，合外力對(duì)木板做功W＝__________，（均用字母M、t1、t2、d、L、F表示）．

③在小桶中增加沙子，重復(fù)②的操作．

④比較W、的大小，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

(4)若在本實(shí)驗(yàn)中軌道水平放置，其它條件和實(shí)驗(yàn)步驟不變，假設(shè)木板與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．測(cè)得多組F、t1、t2的數(shù)據(jù)，并得到F與的關(guān)系圖像如圖丙所示．已知圖像在縱軸上的截距為b，直線的斜率為k，求解μ＝___________（用字母b、d、L、k、g表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】極地衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過地球的南北兩極（軌道可視為圓軌道）。如圖所示，若某極地衛(wèi)星從北緯30°A點(diǎn)的正上方按圖示方向第一次運(yùn)行至南緯60°B點(diǎn)（圖中未畫出）的正上方，所用時(shí)間為6h。則下列說法正確的是

A. 該衛(wèi)星的加速度為9．8m/s2 B. 該衛(wèi)星的軌道高度約為36000km

C. 該衛(wèi)星的軌道與A、B兩點(diǎn)共面 D. 該衛(wèi)星每隔12h經(jīng)過A點(diǎn)的正上方一次

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：待測(cè)電源E（放電電流不能太大），電壓表（量程大于待測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)），標(biāo)有長(zhǎng)度刻度的均勻電阻絲ab（電阻約15Ω），電鍵S，一端連有鱷魚夾P的導(dǎo)線1，其他導(dǎo)線若干。

（1）實(shí)驗(yàn)中，用導(dǎo)線1、2、3、4、5和6按右圖所示方式連接電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表已調(diào)零。閉合電鍵之前，鱷魚夾P應(yīng)置于________（填寫“a”或“b”）端。

（2）閉合開關(guān)后，反復(fù)改變鱷魚夾P的位置，電壓表都有較大的示數(shù)但幾乎不變，則斷路的導(dǎo)線為__________(填數(shù)字代號(hào))。

（3）排除故障之后，閉合電鍵，改變鱷魚夾P的位置，讀出多組電壓表讀數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電阻絲長(zhǎng)度L，由測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖所示的圖線，則電源電動(dòng)勢(shì)E=______V(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。應(yīng)用該實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)_______（選填“能”或“不能”）測(cè)出該電源的內(nèi)阻r。

（4）若考慮到電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量的影響，則電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值_________（填寫“等于”、“大于”或“小于”）真實(shí)值。

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