【題目】如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上相距L=1m,左端與一電阻R=0.1Ω相連;整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T,方向豎直向下。一質(zhì)量為m=0.2kg,的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上,現(xiàn)施加一水平向右的恒力F=1N,使導(dǎo)體棒由靜止開始向右滑動(dòng),滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度大小為g,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌電阻均可忽略。求
(1)當(dāng)導(dǎo)體棒的速度v=1m/s時(shí),電阻R消耗的功率;
(2)導(dǎo)體棒最大速度的大;
(3)若導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)最大速度的過程中,通過電阻R的電荷量為q=10C,則此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少.
【答案】(1)0.1W (2)5m/s (3)2.5J
【解析】試題分析:由楞次定律求得電動(dòng)勢,再根據(jù)閉合電路原理求得電功率;根據(jù)導(dǎo)體棒受力平衡,求得安培力大小,再由安培力的定義式求得速度;由電量的定義式求得導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)位移,然后由動(dòng)能定理求得克服安培力做的功,即回路產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=BLv=0.1V
電阻R消耗的功率為:
(2)當(dāng)加速度等于零時(shí),導(dǎo)體棒獲得最大速度,導(dǎo)體棒受力平衡,設(shè)最大速度為vm;
則F-μmg+F安=0
安培力為:
電流為:
電動(dòng)勢為:
聯(lián)立以上代入數(shù)據(jù)解得:
(3)設(shè)導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)最大速度過程中,導(dǎo)體棒通過的位移大小為s,由
平均電動(dòng)勢為:
由以上可得:
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:
對該過程應(yīng)用動(dòng)能定理可得克服安培力做功為:
代入數(shù)據(jù)解得:
所以,此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為2.5J
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一個(gè)理想變壓器,開始時(shí)開關(guān)S接1,此時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為9:1。一個(gè)理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接在副線圈上,電流表和電壓表均為理想交流電表,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10 Ω,如圖甲所示。原線圈接入如圖乙所示的正弦式交流電。則下列判斷正確的是
圖甲 圖乙
A. 電壓表的示數(shù)為4 V
B. 滑動(dòng)變阻器消耗的功率為0.8 W
C. 若將開關(guān)S由1撥到2,同時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng),電流表示數(shù)將變大
D. 若將二極管用導(dǎo)線短接,電流表示數(shù)減少
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法中正確的是
A. 根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比,與IL成反比
B. 一小段通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的地方,它所受到的磁場力一定為零
C. 一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場力作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
D. 磁場中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,與通電導(dǎo)線在該處所受磁場力的方向相同
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置,其核心部分是與高頻交流電源的兩極相連的兩
個(gè)D型金屬盒,兩盒間的狹縫中形成了周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時(shí)能得到加速,兩D型盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示;用該回旋加速器分別加速氘核()和粒子(),不計(jì)相對論效應(yīng)及粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,下列說法正確的是
A. 加速氘核時(shí)所需交變電流的頻率更大
B. 若加速電壓相同,則引出的氘核的動(dòng)能更大
C. 若加速電壓相同,則加速兩種粒子的次數(shù)相同
D. 若加速電壓相同,氘核在D型盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間更長
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】有一量程為5V的電壓表V,其內(nèi)阻約為2 ,要準(zhǔn)確測量其內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室有以下器材
A.待測電壓表V
B.電流表 (量程為,內(nèi)阻未知)
C. 電流表 (量程為,內(nèi)阻未知)
D.電阻箱 (阻值范圍為)
E.滑動(dòng)變阻器 (總阻值為100,額定電流為1A)
F.滑動(dòng)變阻器 (總阻值為2K,額定電流為0.1A)
G.電源 (內(nèi)阻不計(jì),電動(dòng)勢為6V)
H.電源 (內(nèi)阻不計(jì),電動(dòng)勢為1.5V)
I.開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)要準(zhǔn)確測量電壓表V的內(nèi)阻,并使電表指針在較大范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn),電流表應(yīng)選__________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__________,電源應(yīng)選__________。(填器材前的字母序號)
(2)在虛線框內(nèi)畫出測量電壓表V內(nèi)阻的電路圖,并標(biāo)明所選器材的符號_________。
(3)按圖電路圖在實(shí)物圖上正確連線_______。
(4)根據(jù)所選器材和電路圖,寫出電壓表V的電阻的測量值表達(dá)式= _____________________________________________________________(用文字寫清各物理量的意義)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)沿同一直線同時(shí)運(yùn)動(dòng),乙在前,甲在后,t=0時(shí)刻二者相距的距離為d,其v-t圖象如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 第2s末,甲的加速度方向發(fā)生改變
B. 0~3s內(nèi),兩質(zhì)點(diǎn)的平均速度相同
C. 若d=5m,甲、乙相遇兩次
D. 若d=3m,甲、乙在t=1.5s末第二次相遇
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【題目】如圖所示,在矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,在BC右側(cè)Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場,L1、L2、L3是磁場的邊界(BC與L1重合),寬度相同,方向如圖所示,區(qū)域Ⅰ的磁感強(qiáng)度大小為B1。一電荷量為q、質(zhì)量為m(重力不計(jì))的帶正電點(diǎn)電荷從AD邊中點(diǎn)以初速度v0沿水平向右方向進(jìn)入電場,點(diǎn)電荷恰好從B點(diǎn)進(jìn)入磁場,經(jīng)區(qū)域Ⅰ后又恰好從與B點(diǎn)同一水平高度處進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。已知AB長度是BC 長度的倍。
(1)求帶電粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大;
(2)求磁場的寬度L;
(3)要使點(diǎn)電荷在整個(gè)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長,求區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一小球質(zhì)量m=1.0kg,通過長L=1.0m的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在距水平地面高H=3.1m的天花板上,現(xiàn)將小球往左拉開某一角度后釋放,結(jié)果細(xì)繩恰好在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)斷裂,小球飛出后恰好垂直撞在半圓環(huán)的B點(diǎn),半圓環(huán)固定在水平地面上且與細(xì)繩在同一豎直面內(nèi),O為半圓環(huán)的圓心,OB 與豎直線OC的夾角θ=30°,環(huán)的半徑.(空氣阻力不計(jì),小球可視為質(zhì)點(diǎn),g=10m/s2)
(1)求從繩斷裂到撞到B點(diǎn)小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)求細(xì)繩斷裂前瞬間對小球的拉力大小;
(3)求O點(diǎn)到A點(diǎn)的水平距離.
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【題目】如圖所示,水平放置的帶等量異種電荷的平行板之間,存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一不計(jì)重力帶電粒子在電場力和洛倫茲力的作用下,從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零,C點(diǎn)是曲線的最低點(diǎn),以下說法正確的是( )
A. 這個(gè)粒子帶負(fù)電荷
B. 粒子在C點(diǎn)速度最小
C. 在C點(diǎn)洛倫茲力大于電場力
D. A點(diǎn)和B點(diǎn)必定不在同一水平面上
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