【題目】如圖所示,足夠長且電阻忽略不計的兩平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角為α=30°絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為l=0.5m。沿導(dǎo)軌方向建立x軸,虛線EF與坐標(biāo)原點O在一直線上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度分布為(取磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直斜面向上為正),F(xiàn)有一質(zhì)量為kg,邊長均為l=0.5mU形框cdef固定在導(dǎo)軌平面上,c點(f點)坐標(biāo)為x=0。U形框由金屬棒de和兩絕緣棒cdef組成,棒de電阻為。另有一質(zhì)量為kg,長為l=0.5m,電阻為的金屬棒ab在離EF一定距離處獲得一沿斜面向下的沖量I后向下運(yùn)動。已知金屬棒和U形框與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為。

1)若金屬棒ab從某處釋放,且I=0.4N·s,求釋放瞬間金屬棒ab上感應(yīng)電流方向和電勢差;

2)若金屬棒ab從某處釋放,同時U形框解除固定,為使金屬棒與U形框碰撞前U形框能保持靜止,求沖量I大小應(yīng)滿足的條件。

3)若金屬棒abx=0.32m處釋放,且I=0.4N·s,同時U形框解除固定,之后金屬棒ab運(yùn)動到EF處與U形框發(fā)生完全非彈性碰撞,求金屬棒cd最終靜止的坐標(biāo)。

【答案】1)感應(yīng)電流方向從ba;0.1V;20.48Ns;(32.5m

【解析】

1)金屬棒獲得沖量I后,速度為

根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流方向從ba;

切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為

其中T;

金屬棒ab兩端的電勢差為

2)由于ab棒向下運(yùn)動時,重力沿斜面的分力與摩擦力等大反向,因此在安培力作用下運(yùn)動,ab受到的安培力為

做加速度減小的減速運(yùn)動;由左手定則可知,cd棒受到安培力方向沿軌道向上,大小為

其中;

因此獲得沖量一瞬間,cd棒受到的安培力最大,最容易發(fā)生滑動

為使線框靜止,此時摩擦力沿斜面向下為最大靜摩擦力,大小為

因此安培力的最大值為;

可得最大沖量為

N·s

3)當(dāng)I=0.4N·s時,金屬棒獲得的初速度為,其重力沿斜面分力與摩擦力剛好相等,在安培力作用下做加速度減小的減速,而U形框在碰撞前始終處于靜止;

設(shè)到達(dá)EF時速度為,取沿斜面向下為正,由動量定理得

其中

解得

金屬棒與U形線框發(fā)生完全非彈性碰撞,由動量守恒得

因此碰撞后U形框速度為

同理:其重力沿斜面的分力與滑動摩擦力等大反向,只受到安培力的作用,當(dāng)U形框速度為v時,其感應(yīng)電流為

其中,,分別為de邊和ab邊處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,電流方向順時針,受到總的安培力為

其中,

由動量定理得

因此向下運(yùn)動的距離為

此時cd邊的坐標(biāo)為

x=2.5m

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某學(xué)習(xí)小組用圖1所示的裝置驗證動能定理,操作步驟如下:

(1)用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度如圖2所示,則其寬度為d=_____mm。

(2)把安裝遮光條的滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上,輕調(diào)導(dǎo)軌底部的調(diào)節(jié)旋鈕,使氣墊導(dǎo)軌水平。請借助圖給器材,寫出氣墊導(dǎo)軌被調(diào)至水平的判斷方法:_______________________。

(3)在滑塊左端固定細(xì)線,細(xì)線跨過定滑輪懸掛質(zhì)量為m的鉤碼,調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與導(dǎo)軌平行,放手讓滑塊運(yùn)動,光電門12記錄了被遮光的時間分別為t1、t2,測出兩光電門間的距離L,滑塊和遮光條的總質(zhì)量M。實驗中,滑塊質(zhì)量______(填 “遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”)鉤碼質(zhì)量時,可認(rèn)為合力對滑塊做的功為mgL,算出滑塊動能的增量為__________ (用題給字母表示),看兩者是否接近相等,以驗證動能定理。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端系在墻上,另一端系在三根長度相同的輕繩上,輕繩的下端各系質(zhì)量與電荷量均相同的帶正電小球,且三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知重力加速度為g。四種情形下每個小球受到的電場力大小與輕繩長度、小球質(zhì)量、小球電荷量的關(guān)系如表所示,以下說法正確的是( 。

情形

輕繩長度

小球質(zhì)量

小球電荷量

小球受到的電場力大小

1

L

m

2

2L

m

3

L

2m

4

L

m

A.②中電荷量為①中電荷量的

B.③中電荷量為②中電荷量的

C.④中電荷量為③中電荷量的

D.情形④下彈簧的伸長量最大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在“測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中,某小組利用圖1所示電路進(jìn)行測量,得到的五組數(shù)據(jù)如表所示(缺少一個電流的數(shù)值)。

1)實驗過程中滑動變阻器應(yīng)___________(填“從左往右”或“從右往左”)滑動;

2)缺少的電流數(shù)值如圖2所示,則電流表的讀數(shù)應(yīng)為___________A;

3)據(jù)上述五組數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像如圖3所示,求得干電池的內(nèi)阻為___________Ω(保留2位有效數(shù)字),若考慮流過電壓表的電流,電動勢的真實值應(yīng)___________(填“略大于”或“略小于”)電動勢的測量值。

實驗次數(shù)

1

2

3

4

5

電流I/A

0.10

0.20

0.40

0.50

電壓U/V

1.37

1.29

1.20

1.12

1.05

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】國家電網(wǎng)公司推進(jìn)智能電網(wǎng)推廣項目建設(shè),擬新建智能變電站1400座。變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器,如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=200V),電壓表、電流表都為理想電表。則下列判斷正確的是(

A. 輸入電壓有效值為200V,電流頻率為50Hz

B. 若變阻器的滑片不動,Sa接到b處,電壓表V2和電流表A1的示數(shù)都減小

C. S接到a處,當(dāng)變阻器的滑片向下滑動時,兩電流表的示數(shù)都減小

D. S接到a處,當(dāng)變阻器的滑片向下滑動時,兩電壓表示數(shù)都增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確的是___________

A. 做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點,離開平衡位置的位移相同時,加速度也相同

B. 做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點,經(jīng)過四分之一周期,所通過的路程一定是一倍振幅

C. 根據(jù)麥克斯電磁場理論可知,變化的磁場可以產(chǎn)生電場,變化的電場可以產(chǎn)生磁場

D. 雙縫干涉實驗中,若只減小雙縫到光屏間的距離,兩相鄰亮條紋間距離將變大

E. 聲波從空氣傳入水中時頻率不變,波長變長。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】AB、C三物塊的質(zhì)量分別為M,mm0,作如圖所示的連接.繩子不可伸長,且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計.若BA一起沿水平桌面做勻速運(yùn)動,則可以斷定(

A. 物塊A與桌面之間有摩擦力,大小為m0g

B. 物塊AB之間有摩擦力,大小為m0g

C. 桌面對ABA,都有摩擦力,兩者方向相同,合力為m0g

D. 桌面對A,BA,都有摩擦力,兩者方向相反,合力為m0g

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩車在同一平直公路上同向運(yùn)動,甲做勻加速直線運(yùn)動,乙做勻速直線運(yùn)動,甲、乙兩車的位置x隨時間t的變化如圖所示。下列說法正確的是(  )

A.t1時刻兩車速度相等

B.0t1時間內(nèi),兩車走過的路程相等

C.t1t2時間內(nèi),兩車走過的路程不相等

D.t1t2時間內(nèi)的某時刻,兩車速度相等

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平面上固定不計電阻的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ,間距L=0.5m。兩金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌接觸良好,兩棒的質(zhì)量均為m=0.1kg,cd棒電阻R=3Ω,ab棒電阻r=1Ω,兩棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為0.5,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。棒ab在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動,當(dāng)ab棒運(yùn)動位移x=1m時達(dá)到最大速度,此時cd棒剛好開始運(yùn)動,求:

(1)恒力F的大;

(2)ab棒由靜止到最大速度的過程中通過ab棒的電荷量q;

(3)ab棒由靜止到最大速度的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案