【題目】如圖所示,豎直放置的兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌相距為L,導(dǎo)軌的兩端分別與電源(串有一滑動(dòng)變阻器R)、定值電阻、電容器(原來(lái)不帶電)和開(kāi)關(guān)K相連。整個(gè)空間充滿(mǎn)了垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m,電阻不計(jì)的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上。已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電容器的電容為C,定值電阻的阻值為R0,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。

(1)當(dāng)K1時(shí),金屬棒ab在磁場(chǎng)中恰好保持靜止,求接入電路的滑動(dòng)變阻器阻值R;

(2)當(dāng)K2后,金屬棒ab從靜止開(kāi)始下落,下落距離s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度,求穩(wěn)定速度v的大小和金屬棒從靜止到穩(wěn)定速度所需的時(shí)間;

(3)將開(kāi)關(guān)K接到3,讓金屬棒由靜止釋放,設(shè)電容器不漏電,電容器不會(huì)被擊穿

a.通過(guò)推導(dǎo)說(shuō)明ab棒此后的運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng);

b.求ab下落距離s時(shí),電容器儲(chǔ)存的電能。

【答案】(1) (2) (3) ;

【解析】1)當(dāng)K1時(shí),金屬棒在磁場(chǎng)中恰好保持靜止,棒的重力與安培力平衡,

則有

聯(lián)立解得

2K2,棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),則有,

又感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)聯(lián)立上兩式得:

根據(jù)動(dòng)量定理得:

,又感應(yīng)電荷量,

聯(lián)立得

聯(lián)立解得

2a.將開(kāi)關(guān)突然接到3,電容器充電,電路中充電電流i,棒受到向上的安培力,設(shè)瞬時(shí)加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律得

由得: ,

解得

可見(jiàn)棒的加速度不變,做勻加速直線運(yùn)動(dòng).

b當(dāng)下降距離s時(shí),設(shè)棒的速度為,

設(shè)電容器儲(chǔ)存的電能為,則根據(jù)能量守恒得

聯(lián)立得

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】一金屬條放置在相距為d的兩金屬軌道上,如圖所示。現(xiàn)讓金屬條以v0的初速度從AA進(jìn)入水平軌道,再由CC進(jìn)入半徑為r的豎直圓軌道,金屬條到達(dá)豎直圓軌道最高點(diǎn)的速度大小為v,完成圓周運(yùn)動(dòng)后,再回到水平軌道上,整個(gè)軌道除圓軌道光滑外,其余均粗糙,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬條始終與軌道垂直且接觸良好。已知由外電路控制、流過(guò)金屬條的電流大小始終為I,方向如圖中所示,整個(gè)軌道處于水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,A、C間的距離為L,金屬條恰好能完成豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g,則由題中信息可以求出(  )

A. 金屬條的質(zhì)量

B. 金屬條在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的安培力的大小和方向

C. 金屬條運(yùn)動(dòng)到DD時(shí)的瞬時(shí)速度

D. 金屬條與水平粗糙軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,MN是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從ab穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示。下列中結(jié)論正確的是

A. 帶電粒子從ab過(guò)程中動(dòng)能逐漸減小。

B. 電場(chǎng)線的方向由N指向M

C. 帶電粒子在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能。

D. 帶電粒子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量為2kg的物體水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。一段時(shí)間后撤去F。其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示。g10m/s2,求;

1)物體與水平間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;

2)水平推力F的大小;

30-10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,內(nèi)壁粗糙、半徑R0.4 m的四分之一圓弧軌道AB在最低點(diǎn)B與光滑水平軌道BC相切。質(zhì)量m20.2 kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧,靜止在光滑水平軌道上,另一質(zhì)量m10.2 kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為小球a重力的2倍,忽略空氣阻力,重力加速度g10 m/s2。求:

(1)小球aA點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,摩擦力做功Wf

(2)小球a通過(guò)彈簧與小球b相互作用的過(guò)程中,彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep

(3)小球a通過(guò)彈簧與小球b相互作用的整個(gè)過(guò)程中,彈簧對(duì)小球b的沖量I。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,戰(zhàn)機(jī)在斜坡上方進(jìn)行投彈演練。戰(zhàn)機(jī)水平勻速飛行,每隔相等時(shí)間釋放一顆炸彈,第一顆落在a點(diǎn),第二顆落在b點(diǎn)。斜坡上c、d兩點(diǎn)與a、b共線,且ab=bc=cd,不計(jì)空氣阻力。第三顆炸彈將落在

A. bc之間 B. c點(diǎn) C. cd之間 D. d點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,生產(chǎn)車(chē)間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙,甲的速度為v0,小工件離開(kāi)甲前與甲的速度相同,并平穩(wěn)地傳到乙上。乙的寬度足夠大,速度為v1。不工件從滑上傳送帶乙至二者相對(duì)靜止的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( 。

A. 以地面為參考系,工件做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)

B. 以乙為參考系,工件在乙上滑動(dòng)的軌跡是直線

C. 工件在乙上滑動(dòng)時(shí),受到乙的摩擦力方向不變

D. 工件沿垂直于乙的速度減小為0時(shí),工件的速度等于v1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一個(gè)理想變壓器,開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S1,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(kāi)關(guān)S1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(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說(shuō)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BF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(chǎng)力一定為零

C. 一小段通電直導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零

D. 磁場(chǎng)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(chǎng)力的方向相同

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