3.如圖所示,與水平面成θ=30°兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.4m,正方形abcd區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于斜面向上磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),甲、乙兩金屬桿質(zhì)量均為m=0.02kg、電阻R相同,垂直于導(dǎo)軌放置.初始時(shí)刻,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界ab處,乙在甲上方距甲也為l處,現(xiàn)將兩金屬桿同時(shí)由靜止釋放,并同時(shí)在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的拉力F,使甲金屬桿始終以a=5m/s2的加速度沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng),已知乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2,求:
(1)甲、乙金屬桿的電阻R;
(2)乙金屬桿在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)回路的電量以及電路中產(chǎn)生的熱量.

分析 乙金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前,沿斜面向下的加速度跟甲的加速度相同,甲乙均做勻加速運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度,乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件和安培力公式求解R,根據(jù)乙棒克服安培力做功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱求解電路中產(chǎn)生的焦耳熱,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電量公式求解通過(guò)回路的電量.

解答 解:(1)乙金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度為 a=gsin30°=$\frac{1}{2}$g,可見(jiàn)其加速度與甲的加速度相同,甲、乙兩棒均做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)情況完全相同.所以當(dāng)乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),甲剛出磁場(chǎng).
乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí):v=$\sqrt{2al}=\sqrt{2×\frac{1}{2}gl}=\sqrt{gl}$,由于乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡有:
mgsinθ=$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{2R}$,故R=$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{mg}=\frac{{B}^{2}{l}^{2}\sqrt{gl}}{mg}$=$\frac{0.04×0.{4}^{2}×\sqrt{10×0.4}}{0.2}$=0.064Ω,
(2)乙棒克服安培力做功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱,
所以Q熱量=${F}_{安}l=mgsinθl=0.02×10×\frac{1}{2}×0.4=0.04J$
乙金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)直至出磁場(chǎng)過(guò)程中回路中通過(guò)的電量為 Q=It=$\frac{Blv}{2R}=\frac{B{l}^{2}}{2R}$=$\frac{0.2×0.16}{2×0.064}=0.25C$
答:(1)甲、乙金屬桿的電阻R為0.064Ω;
(2)乙金屬桿在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)回路的電量為0.25C,電路中產(chǎn)生的熱量為0.04J.

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要抓住乙金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前,兩棒的加速度相同,運(yùn)動(dòng)情況相同,再根據(jù)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和功能關(guān)系求解.

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:選擇題

13.兩顆人造地球衛(wèi)星A、B,它們的質(zhì)量之比為1:2,軌道半徑之比為3:1,由此可知兩顆衛(wèi)星的(  )
A.線速度大小之比vA:vB=1:3B.向心加速度大小之比aA:aB=1:3
C.向心力大小之比FA:FB=1:18D.周期之比TA:TB=3:1?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.至2010年1月17日,我國(guó)已成功發(fā)射了三顆北斗地球同步衛(wèi)星,則對(duì)于這三顆已發(fā)射的同步衛(wèi)星,下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.它們都處于平衡狀態(tài)
B.它們運(yùn)行周期相同
C.它們離地心的距離不同
D.它們的運(yùn)行速度大小相等,且都小于7.9 km/s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

11.如圖甲、乙所示電路,其中P為滑動(dòng)變阻器,Q為理想自耦變壓器,K1、K2均未閉合.現(xiàn)兩電路左端均接入相同的交變電壓U,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.電壓表V1、V2示數(shù)均大于U
B.只閉合K1、K2,A1、A2示數(shù)均變大
C.只閉合K1、K2,L1亮度會(huì)變暗,L2亮度不變
D.只將P、Q滑動(dòng)觸頭下滑,V1、V2示數(shù)均變大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

18.關(guān)于速度,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.通過(guò)路程長(zhǎng)的物體速度大
B.通過(guò)相同的路程,所用時(shí)間少的物體速度大
C.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)路程長(zhǎng)的物體速度大
D.運(yùn)動(dòng)快的物體速度大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.如圖甲所示,在木箱內(nèi)粗糙斜面上靜止一個(gè)質(zhì)量為m的物體,木箱豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的變化規(guī)律如 圖乙所示,物體始終相對(duì)斜面靜止.斜面對(duì)物體的支持力和摩擦力分別為N和f,則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.在0-t1時(shí)間內(nèi),N增大,f減小B.在 0-t1時(shí)間內(nèi),N減小,f增大
C.在t1-t2時(shí)間內(nèi),N增大,f增大D.在t1-t2時(shí)間內(nèi),N減小,f減小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

9.如圖所示,把一塊金屬板折成””形的金屬槽MNPQ,豎直放置在方向垂直紙面向外,大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并以速率v1水平向左勻速運(yùn)動(dòng).一帶電微粒從槽口左側(cè)以速度v2射入,恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( 。
A.微粒帶正電
B.微粒的比荷$\frac{q}{m}$=$\frac{g}{{B{v_1}}}$
C.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=$\frac{{{v_1}{v_2}}}{g}$
D.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=$\frac{{2π{v_2}}}{g}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng),總電阻為R的均勻正方形線框abcd放置在光滑水平桌面上,其cd邊右側(cè)緊靠?jī)蓚(gè)磁感強(qiáng)度為B、寬度為L(zhǎng)、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)使線框以初速度v0勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,從開(kāi)始進(jìn)入,到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,下列圖線能定性反應(yīng)線框中的感應(yīng)電流(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎┖蚢、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差隨時(shí)間變化關(guān)系的是(  )
A.B.C.D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

7.用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置,探究動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,得到了重錘下落高度h、以及所對(duì)應(yīng)的重力減少量Ep和動(dòng)能增加量Ek,并繪制了Ep、Ek與h的關(guān)系圖象如圖乙所示,忽略?shī)A子及紙帶質(zhì)量,取g=10m/s2由圖象可知重錘質(zhì)量為0.3kg,重錘及紙帶在下落過(guò)程中所受阻力為0.2N.為減少阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的影響,請(qǐng)寫出兩條改良實(shí)驗(yàn)的方法:
第一條:增大重錘的質(zhì)量
第二條:把電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器換成電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案