11.如圖所示,一矩形金屬框架與水平面成θ=37°角,寬L=0.4m,上、下兩端各有一個(gè)電阻R0=2Ω,框架的其他部分電阻不計(jì),框架足夠長,垂直于金屬框平面的方向有一向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.a(chǎn)b為金屬桿,與框架良好接觸,其質(zhì)量m=0.1Kg,桿電阻r=1.0Ω,桿與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.桿由靜止開始下滑,在速度達(dá)到最大的過程中,上端電阻R0產(chǎn)生的熱量Q0=0.5J.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)當(dāng)ab桿的速度為v1=1.25m/s時(shí)ab桿的加速度為多少?
(2)求ab桿的最大速度及從開始到速度最大的過程中ab桿沿斜面下滑的距離;
(3)從開始到最大速度的過程中通過上端電阻R0的電量為多少?

分析 (1)當(dāng)ab桿的速度為v1=1.25m/s時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢,由歐姆定律求出感應(yīng)電流.根據(jù)牛頓第二定律和安培力公式求解加速度.
(2)ab桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大,由安培力公式求出安培力,然后由平衡條件求出最大速度.由能量守恒定律求出滑行距離.
(3)求出感應(yīng)電流的平均值,由電流定義式求出電荷量.

解答 解:(1)當(dāng)ab桿的速度為v1時(shí)電動(dòng)勢為:E=BLv1…①
由閉合電路歐姆定律得:
 I=$\frac{E}{r+\frac{1}{2}{R}_{0}}$…②
由牛頓第二定律得
 mgsinaθ-BIL-μmgcosθ=ma…③
聯(lián)立①②③解之得:a=1m/s2
(2)當(dāng)ab桿平衡時(shí)達(dá)到最大速度,由此得:
 BImL+μmgcosθ=mgsinaθ …④
${I_m}=\frac{(sinθ-μcosθ)mg}{BL}=\frac{(0.6-0.5×0.8)}{1.0×0.4}A=0.5A$…⑤
流過R0的最大電流為:I0=$\frac{1}{2}{I}_{m}$=0.25A…⑥
感應(yīng)電動(dòng)勢為:?=IR=0.5×2V=1.0V…⑦
此時(shí)桿的速度為:${v_m}=\frac{ε}{BL}=\frac{1.0}{1.0×0.4}m/s=2.5m/s$…⑧
有能量守恒得:$mgSsinθ=\frac{1}{2}mv_m^2+μmgScosθ+{Q_總}$…⑨
由圖得:Q=4Qo=2 J        
聯(lián)立解得:S=11.56m
(3)平均電動(dòng)勢為:$\overline E=BL\overline v$…⑩
由閉合電路歐姆定律得:$\overline{I}$=$\frac{\overline{E}}{r+\frac{1}{2}{R}_{0}}$…⑪
通過上端電阻R0的電量為:$q=\frac{\overline I}{2}t$=$\frac{1}{2}$•$\frac{BLS}{r+\frac{1}{2}{R}_{0}}$=1.156(C)
答:(1)當(dāng)ab桿的速度為v1=1.25m/s時(shí)ab桿的加速度為1m/s2
(2)ab桿的最大速度是2.5m/s.從開始到速度最大的過程中ab桿沿斜面下滑的距離是11.56m;
(3)從開始到最大速度的過程中通過上端電阻R0的電量為1.156C.

點(diǎn)評 本題熟練運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律求安培力、由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律求感應(yīng)電量是關(guān)鍵.感應(yīng)電量經(jīng)驗(yàn)公式q=$\frac{△Φ}{R+r}$可理解記。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.如圖所示,A、B兩物塊用一根輕繩跨過定滑輪相連,不帶電的B、C通過一根輕彈簧栓接在一起,且處于靜止?fàn)顟B(tài),其中A帶負(fù)電,電荷量大小為q.質(zhì)量為2m的A靜止于斜面的光滑部分(斜面傾角為37°,其上部分光滑,下部分粗糙且足夠長,粗糙部分的摩擦系數(shù)為μ=tan30°,上方有一個(gè)平行于斜面向下的勻強(qiáng)電場),通過細(xì)繩與B相連接,此時(shí)與B相連接的輕彈簧恰好無形變.彈簧勁度系數(shù)為k.B、C質(zhì)量相等,均為m,不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦,重力加速度為g.
(1)電場強(qiáng)度E的大小為多少?
(2)現(xiàn)突然將電場的方向改變180°,A開始運(yùn)動(dòng)起來,當(dāng)C剛好要離開地面時(shí)(此時(shí)B還沒有運(yùn)動(dòng)到滑輪處,A剛好要滑上斜面的粗糙部分),B的速度大小為v,求此時(shí)彈簧的彈性勢能Ep
(3)若(2)問中A剛好要滑上斜面的粗糙部分時(shí),繩子斷了,電場恰好再次反向,請問A再經(jīng)多長時(shí)間停下來?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.當(dāng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí),則( 。
A.要增大汽車牽引力,就必須增大其速度
B.要增大汽車牽引力,就必須減小其速度
C.增大汽車的速度,其牽引力一定會(huì)變大
D.增大汽車速度,其牽引力一定會(huì)不變

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.在如圖所示的速度圖象中,圖線1、2分別表示質(zhì)點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,v01、v02表示A、B質(zhì)點(diǎn)各自運(yùn)動(dòng)的初速度,a1、a2表示A、B質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度,根據(jù)圖象可知:(  )
A.v01>v02  a1>a2B.v01<v02   a1>a2C.v01>v02  a1<a2D.v01<v02   a1<a2

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6.有一帶電粒子沿圖中的虛線穿過一勻強(qiáng)電場,若粒子的重力不能忽略,則粒子由A處到B處的過程中,其一定是( 。
A.電勢能逐漸增大B.動(dòng)能逐漸減少
C.該粒子帶負(fù)電D.電勢能和動(dòng)能之和不變

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.如圖所示,金屬線框abcd置于光滑水平桌面上,其右方存在一個(gè)有理想邊界的方向豎直向下的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場寬度大于線圈寬度.金屬線框在水平恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng),ab邊始終保持與磁場邊界平行.a(chǎn)b邊進(jìn)入磁場時(shí)線框恰好能做勻速運(yùn)動(dòng).則下列說法中正確的是( 。
A.線框穿出磁場過程中,一定先做減速運(yùn)動(dòng)
B.線框完全處于磁場中的運(yùn)動(dòng)階段,F(xiàn)做的功大于線框動(dòng)能的增加量
C.線框進(jìn)入磁場過程,F(xiàn)做的功大于線框內(nèi)增加的內(nèi)能
D.線框穿出磁場過程中,F(xiàn)做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活.某實(shí)驗(yàn)小組要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時(shí)的電阻,已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500Ω,電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào)相同.
實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:
A.電流表A1(量程為0至10mA,內(nèi)阻RA1約為5Ω)
B.電流表A2(量程為0至2mA,內(nèi)阻RA2=15Ω)
C.定值電阻R2=1485Ω
D.定值電阻R1=685Ω
E.滑動(dòng)變阻器R(0至1kΩ)一只
F.電壓表V(量程為0至15V,內(nèi)阻RV約為1kΩ)
G.蓄電池E(電動(dòng)勢為5V,內(nèi)阻很。
F.開關(guān)S一只
(1)如圖所示,請選擇合適的器材,電表1為A,電表2為B,定值電阻為C.(填寫器材前的字母編號(hào))
(2)將采用的電路圖補(bǔ)充完整.
(3)寫出測量LED燈工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx=$\frac{b({R}_{2}+{R}_{A2})}{a-b}$(填字母,電表1讀數(shù)用a表示,電表2讀數(shù)用b表示.),當(dāng)表達(dá)式中的電表讀數(shù)b(選填“a”或“b”)達(dá)到2.0mA,記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式,結(jié)果為LED燈正常工作時(shí)電阻.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.如下圖(甲)所示,打開電流和電壓傳感器,將磁鐵置于螺線管正上方距海綿墊高為h處靜止釋放,磁鐵穿過螺線管后掉落到海綿墊上并靜止.若磁鐵下落過程中受到的磁阻力遠(yuǎn)小于磁鐵重力,且不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),不計(jì)線圈電阻.圖(乙)是計(jì)算機(jī)熒屏上顯示的UI-t曲線,其中的兩個(gè)峰值是磁鐵剛進(jìn)入螺線管內(nèi)部和剛從內(nèi)部出來時(shí)產(chǎn)生的.下列說法正確的是( 。
A.若僅增大h,兩個(gè)峰值間的時(shí)間間隔會(huì)增大
B.若僅減小h,兩個(gè)峰值都會(huì)減小
C.若僅減小h,兩個(gè)峰值可能會(huì)相等
D.若僅增大滑動(dòng)變阻器的阻值,兩個(gè)峰值都會(huì)增大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

1.2014年全國飛鏢公開賽總決賽于2014年12月7日在浙江省舟山市落幕.在本次飛鏢比賽中,某運(yùn)動(dòng)員在距地面高h(yuǎn)、離靶面距離L處,將質(zhì)量為m的飛鏢以速度v0水平射出,落在靶心正上方,要使飛鏢射中靶心,下列措施可行的是( 。
A.適當(dāng)減小mB.適當(dāng)提高h(yuǎn)C.適當(dāng)減小v0D.適當(dāng)減小L

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