5.如圖1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),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻.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)軌垂直整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直斜面向下,導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略•讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計(jì)它們之間的摩擦.

(1)由b向a方向看到的裝置如圖2所示,請(qǐng)問(wèn)ab桿下滑過(guò)程中ab桿的電流方向,a、b哪點(diǎn)電勢(shì)高.
(2)在加速下滑過(guò)程中,當(dāng)桿ab的速度大小為v時(shí),求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大;
(3)求在下滑過(guò)程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值.

分析 (1)ab桿切割磁感線,根據(jù)右手定則判斷ab桿的電流方向及電勢(shì)高低.
(2)當(dāng)桿ab的速度大小為v時(shí),先求出安培力的大小,再由牛頓第二定律求加速度.
(3)當(dāng)ab桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度最大,由安培力與速度的關(guān)系和平衡條件求解.

解答 解:(1)據(jù)右手定則知ab桿中電流方向a→b,則b點(diǎn)電勢(shì)高
(2)當(dāng)ab桿速度為v時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=BLv,此時(shí)電路電流 I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BLv}{R}$
桿受到安培力 F=BIL=$\frac{{{B^2}{L^2}v}}{R}$
根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有:ma=mgsinθ-$\frac{{{B^2}{L^2}v}}{R}$
得加速度 a=gsinθ-$\frac{{{B^2}{L^2}v}}{mR}$
(3)當(dāng)mgsinθ=$\frac{{{B^2}{L^2}v}}{R}$時(shí),ab桿達(dá)到最大速度vm
解得 Vm=$\frac{mgRsinθ}{{{B^2}{L^2}}}$
答:
(1)ab桿下滑過(guò)程中ab桿的電流方向由a→b,b點(diǎn)電勢(shì)高.
(2)在加速下滑過(guò)程中,當(dāng)桿ab的速度大小為v時(shí),此時(shí)ab桿中的電流為$\frac{BLv}{R}$,加速度的大小為gainθ-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{mR}$;
(3)在下滑過(guò)程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值為$\frac{mgRsinθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$.

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于切割類型,對(duì)桿正確受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律、平衡條件、E=BLv、歐姆定律、電功率公式即可正確解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

15.許多科學(xué)家對(duì)物理學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn),也創(chuàng)造出了許多物理學(xué)方法,如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思想法、建立物理模型法、類比法和科學(xué)假說(shuō)法等等.以下關(guān)于物理學(xué)史和所用物理學(xué)方法的敘述正確的是( 。
A.伽利略猜想自由落體的運(yùn)動(dòng)速度與下落時(shí)間成正比,并直接用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證
B.伽利略通過(guò)“理想斜面實(shí)驗(yàn)”,科學(xué)地推理出“力不是維持物持物體運(yùn)動(dòng)的原因”
C.在不需要考慮物體本身的形狀和大小時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體的方法叫假設(shè)法
D.在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分成很多很多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加之和代表物體的位移,這里采用了微元法

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

16.某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電流與電壓的關(guān)系,可用的器材如下:電源(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻1Ω)、電鍵、滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)、電壓表、電流表、小燈泡、導(dǎo)線若干.(電壓表和電流表均視為理想電表)

①實(shí)驗(yàn)中得到了小燈泡的U-I圖象如圖甲所示,則可知小燈泡的電阻隨電壓增大而增大;(選填“增大”“減小”或“不變”)
②根據(jù)圖甲,在圖乙中把缺少的導(dǎo)線補(bǔ)全,連接成實(shí)驗(yàn)的電路(其中電流表和電壓表分別測(cè)量小燈泡的電流和電壓);
③某次連接時(shí),把AB間的導(dǎo)線誤接在AC之間,合上電鍵,任意移動(dòng)滑片發(fā)現(xiàn)都不能使小燈泡完全熄滅,則此時(shí)的電路中,小燈泡獲得的最小功率是0.32W.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

13.如圖,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻,開關(guān)S是閉合的,V1和V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;A1、A2和A3為理想電流表,讀數(shù)為別為l1、l2和l3.現(xiàn)斷開S,U1不變,下列推斷正確的是( 。
A.U2變小,l3變小B.U2不變,l3變小C.l1變小,l2變小D.l1變小,l2變大

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20.關(guān)于日光燈的鎮(zhèn)流器,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓是來(lái)源于起動(dòng)器兩觸片接通再斷開的瞬間
B.鎮(zhèn)流器在工作中總是產(chǎn)生高電壓的
C.因?yàn)殒?zhèn)流器對(duì)交流電有較大的阻礙作用,所以在日光燈正常工作后,鎮(zhèn)流器起降壓限流作用
D.鎮(zhèn)流器的電感線圈對(duì)直流電也有較大的阻礙作用

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10.如圖所示演示裝置,一根張緊的水平繩上掛著5個(gè)單擺,其中A、D擺長(zhǎng)相同,先使A擺擺動(dòng),其余各擺也擺動(dòng)起來(lái),可以發(fā)現(xiàn)(  )
A.各擺振幅相同;周期均與A擺相同B.C擺振幅最大;B擺振動(dòng)的周期最短
C.D擺振幅最大;D擺振動(dòng)的周期最長(zhǎng)D.D擺振幅最大;各擺擺動(dòng)的周期相同

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17.如圖所示,細(xì)桿的一端與小球相連,可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),細(xì)桿長(zhǎng)0.5m,小球質(zhì)量為3.0kg,現(xiàn)給小球一初速度使它做圓周運(yùn)動(dòng),若小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)a處的速度為va=4m/s,通過(guò)軌道最高點(diǎn)b處的速度為vb=2m/s,取g=10m/s2,則小球通過(guò)最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)桿作用力的情況是(  )
A.a處為拉力,方向豎直向上,大小為120N
B.a處為拉力,方向豎直向下,大小為126N
C.b處為拉力,方向豎直向下,大小為15N
D.b處為壓力,方向豎直向下,大小為6N

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.關(guān)于晶體,如下說(shuō)法正確的是( 。
A.晶體一定具有規(guī)則的幾何外形B.晶體不一定具有規(guī)則的幾何外形
C.晶體一定具有各向異性D.晶體熔解時(shí)具有一定熔點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

15.關(guān)于機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波說(shuō)法正確的是( 。
A.機(jī)械波的頻率等于振源的振動(dòng)頻率
B.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等
C.在一個(gè)周期內(nèi),沿著波的傳播方向,振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離
D.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定

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