9.如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng).一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,且接觸良好,整套裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.金屬桿ab中通有大小為I的電流.已知重力加速度為g.
(1)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下,且不計(jì)金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦,金屬桿ab靜止在軌道上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大;
(2)若金屬桿ab靜止在軌道上面,且對(duì)軌道的壓力恰好為零.試說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向應(yīng)滿足什么條件;
(3)若勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下,金屬桿ab與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.欲使金屬桿ab靜止,則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值是多大.

分析 (1)根據(jù)共點(diǎn)力平衡即可求得磁場(chǎng)強(qiáng)度;
(2)根據(jù)共點(diǎn)力平衡即可求得;
(3)根據(jù)安培定則可知安培力沿導(dǎo)軌平面向上,當(dāng)金屬桿ab受到的靜摩擦力沿斜面向下,且為最大值時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度值達(dá)到最大

解答 解:(1)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.根據(jù)安培定則可知安培力沿導(dǎo)軌平面向上,金屬桿ab受力如答圖3.
根據(jù)平衡條件對(duì)金屬桿ab有:B1IL=mgsinθ
解得:${B}_{1}=\frac{mgsinθ}{IL}$
(2)金屬桿ab對(duì)導(dǎo)軌壓力為零,則金屬桿ab只受重力和安培力.
根據(jù)平衡條件對(duì)金屬桿ab有:B2IL=mg 
解得:${B}_{2}=\frac{mg}{IL}$
根據(jù)安培定則可知磁場(chǎng)方向垂直金屬桿ab水平向右.
(3)根據(jù)安培定則可知安培力沿導(dǎo)軌平面向上,當(dāng)金屬桿ab受到的靜摩擦力沿斜面向下,且為最大值時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度值達(dá)到最大,設(shè)為B3.金屬桿ab受力如答圖4.
根據(jù)平衡條件對(duì)金屬桿ab有:B3IL=mgsinθ+μmgcosθ
解得:${B}_{3}=\frac{mgsinθ+μmgcosθ}{IL}$
答:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為$\frac{mgsinθ}{IL}$;
(2)若金屬桿ab靜止在軌道上面,且對(duì)軌道的壓力恰好為零.試說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{mg}{IL}$,方向應(yīng)滿足垂直金屬桿ab水平向右;
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值是$\frac{mgsinθ+μmgcosθ}{IL}$.

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了在安培力作用下的共點(diǎn)力平衡,抓住受力分析是關(guān)鍵

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:多選題

19.如圖所示,小明同學(xué)從斜面的頂端A由靜止開(kāi)始沿斜面下滑到底端B時(shí),速度為v.已知小明的質(zhì)量為m,他在下滑過(guò)程中所受阻力恒定不變,斜面長(zhǎng)度為L(zhǎng)斜面傾角為a,重力加速度為g,則( 。
A.小明在下滑過(guò)程中重力功率的最大值為mgv
B.小明沿斜面下滑過(guò)程中重力做的功為mgLsina
C.小明沿斜面下滑時(shí)所受阻力Ff=mgsinα-$\frac{m{v}^{2}}{2L}$
D.若小明在斜面頂端A時(shí)被其他同學(xué)推了一把,使他沿斜面以v0的初速度下滑,則小明到達(dá)斜面底端時(shí)的速度大小為2v0

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

20.如圖所示,AB為水平軌道,A、B間距離s=2m,BC是半徑為R=0.40m的豎直半圓形光滑軌道,B為兩軌道的連接點(diǎn),C為軌道的最高點(diǎn).一小物塊以vo=6m/s的初速度從A點(diǎn)出發(fā),經(jīng)過(guò)B點(diǎn)滑上半圓形光滑軌道,恰能經(jīng)過(guò)軌道的最高點(diǎn),之后落回到水平軌道AB上的D點(diǎn)處.g取10m/s2,求:
(1)落點(diǎn)D到B點(diǎn)間的距離;
(2)小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(3)小物塊與水平軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

17.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=$\frac{F}{q}$適用于任何靜電場(chǎng)
B.電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與在該點(diǎn)的帶正電的檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的方向相同
C.磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B=$\frac{F}{IL}$說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度B與放入磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線所受安培力F成正比,與通電導(dǎo)線中的電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積成反比
D.磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B=$\frac{F}{IL}$說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與放入磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示,在光滑絕緣水平面上,兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷分別固定在A、B兩點(diǎn),O為AB連線的中點(diǎn),MN為AB的垂直平分線.在MN之間的C點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),若不計(jì)空氣阻力,則( 。
A.小球從C點(diǎn)沿直線MN向N端運(yùn)動(dòng),先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng)
B.小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至距離該點(diǎn)最遠(yuǎn)位置的過(guò)程中,其所經(jīng)過(guò)各點(diǎn)的先電勢(shì)先降低后升高
C.小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至距離該點(diǎn)最遠(yuǎn)位置的過(guò)程中,其電勢(shì)能先減小后增大
D.若在兩個(gè)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量同時(shí)等量地緩慢增大,則小球往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振幅將不斷增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.如圖,鋁環(huán)a平放在水平桌面上,在a的正上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N極朝下.當(dāng)磁鐵豎直向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中( 。
A.鋁環(huán)a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B.穿過(guò)鋁環(huán)a的磁通量變小
C.鋁環(huán)a有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D.鋁環(huán)a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

1.如圖,該螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為6.690mm.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.水上滑滑梯是小孩非常喜愛(ài)的一項(xiàng)戶外運(yùn)動(dòng),如圖所示,小孩乘坐滑板從滑梯上由靜止滑下,到達(dá)水面將繼續(xù)滑行一段距離后停止.傾角θ=37°的斜面滑梯AB建在水池邊,水池的最大長(zhǎng)度L=12m.設(shè)小孩(連同滑板)質(zhì)量m=40kg,滑板與滑梯間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,滑板進(jìn)入水面后受到恒定阻力f=240N.取g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6.求:

(1)小孩沿滑梯下滑的加速度大小a1;
(2)為保證安全,滑梯離水面的最大高度h不能超過(guò)多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

10.如圖所示,把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔,它的尖端就變鈍了,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是( 。
A.玻璃是非晶體,熔化再凝固后變成晶體
B.玻璃是晶體,熔化再凝固后變成非晶體
C.熔化的玻璃表面分子間表現(xiàn)為引力使其表面繃緊
D.熔化的玻璃表面分子間表現(xiàn)為斥力使其表面擴(kuò)張

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