【題目】如圖所示,兩條粗糙平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為θ。三根完全相同的金屬棒ab、cdgh(質(zhì)量均為m、電阻均為R、長(zhǎng)度與導(dǎo)軌間距相同,均為L)垂直導(dǎo)軌放置。用絕緣輕桿efab、cd連接成“工”字型框架(以下簡(jiǎn)稱“工”型架),導(dǎo)軌上的“工”型架與gh剛好不下滑。金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),電阻不計(jì),空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g

(1)若將“工”型架固定不動(dòng),用外力作用于gh,使其沿斜面向下以速度v勻速運(yùn)動(dòng),求ab兩端的電壓U;

(2)若將“工”型架固定不動(dòng),給gh沿斜面向下的初速度v0,求gh沿斜面下滑的最大位移;

(3)若“工”型架不固定,給gh沿斜面向下初速度v0的同時(shí)靜止釋放“工”型架,最終“工”型架與gh的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將達(dá)到穩(wěn)定,求在整個(gè)過程中電流通過gh產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】(1);(2);(3)

【解析】

(1)當(dāng)gh以速度大小為v運(yùn)動(dòng)時(shí),gh為電源,abcd為外電路,gh產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=BLv

等效內(nèi)電阻為R,外電路電阻為0.5R,則

(2)由題意

設(shè)沿斜面向下為正方向,該過程對(duì)金屬棒gh列動(dòng)量定理有

由閉合電路歐姆定律

法拉第電磁感應(yīng)定律,通過gh棒的電荷量為,磁通量的變化量為

聯(lián)立解得

(3)設(shè)gh中的電流為I,則型架ab、cd中的電流為,gh受到的安培力為F=BIL

ab、cd受到的安培力大小分別為

型架受到的安培力的合力

所以型架與金屬棒gh所受合外力為零,系統(tǒng)沿斜面方向動(dòng)量守恒,設(shè)沿斜面向下為正方向,設(shè)型架與金屬棒gh一起運(yùn)動(dòng)的共同速度為,則

系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為

設(shè)電流通過金屬棒gh產(chǎn)生的焦耳熱為,則

解得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ = 37°角,下端連接阻值為R的電阻。磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4T。質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25。金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑。(g=10m/s2sin37°0.6,cos37°0.8)

(1)判斷金屬棒下滑過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向;

(2)求金屬棒下滑速度達(dá)到5m/s時(shí)的加速度大;

(3)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),求電阻R消耗的功率。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,轉(zhuǎn)臺(tái)上固定有一長(zhǎng)為5L的水平光滑細(xì)桿,兩個(gè)中心有孔的小球AB從細(xì)桿穿過并用原長(zhǎng)為L的輕彈簧連接起來,小球AB的質(zhì)量分別為4m、2m。豎直轉(zhuǎn)軸處于轉(zhuǎn)臺(tái)及細(xì)桿的中心軸線上,當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)( 。

A.小球A、B受到的向心力之比為21

B.當(dāng)輕彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?/span>1.5L時(shí),小球A做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為1.0L

C.如果角速度逐漸增大,小球A先接觸轉(zhuǎn)臺(tái)邊沿

D.當(dāng)輕彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?/span>3L時(shí),轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則彈簧的勁度系數(shù)為2.0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖中電源電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)電阻r=0.5 Ω。將一盞額定電壓為8 V,額定功率為16 W的燈泡與一只線圈電阻為0.5 Ω的直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)后和電源相連,燈泡剛好正常發(fā)光,通電100 min。問:

(1)電源提供的能量是多少?

(2)電流對(duì)燈泡和電動(dòng)機(jī)所做的功各是多少?

(3)燈絲和電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量各是多少?

(4)電動(dòng)機(jī)的效率為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某星球半徑為R=6×106m,假設(shè)該星球表面上有一傾角為θ=30°的固定斜面,一質(zhì)量為m=1kg的小物塊在力,作用下從靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng),力F始終與斜面平行,如圖甲所示.已知小物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,力F隨位移x變化的規(guī)律如圖乙所示(取沿斜面向上的方向?yàn)檎颍,如果小物塊運(yùn)動(dòng)12m時(shí)速度恰好為零,已知萬有引力常量G=6.67×1011Nm2/kg2.試求:(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

(1)該星球表面上的重力加速度g的大。

(2)該星球的平均密度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)某實(shí)驗(yàn)小組利用控制變量法研究影響平行板電容器電容大小的因素。保持Qd不變,若使兩極板的正對(duì)面積S變小,則靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度_______(填“變大”“變小”或“不變”);然后保持QS不變,改變兩極板間距d;再保持Q、Sd不變,插入電介質(zhì)等,通過靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度的變化,從而判斷電容的變化。

2)某同學(xué)利用傳感器觀察電容器的放電過程,得出電容器放電的It圖象,實(shí)驗(yàn)所使用的電源電壓為8V,根據(jù)It圖象判斷電容器在全部放電過程中釋放的電荷量最接近的是Q_______ C(填“0.018 0.003”或“0.001”),可估算得出電容器的電容C_______F。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)將一足球豎直砸向水平地面,足球以5m/s的速度被地面反向彈回,當(dāng)足球上升到最高點(diǎn)后落回地面,以后足球每次與地面碰撞被彈回時(shí)速度均為碰撞前速度的。不計(jì)足球與地面碰撞的時(shí)間和空氣阻力,取g=10m/s2,則足球從第一次被彈回到最后停止運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為

A. 8s B. 4 s C. 2 s D. 1.5s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確的是_________.(填正確答案標(biāo)號(hào).選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分.選對(duì)3個(gè)得5分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A.所有的晶體都有固定的熔點(diǎn)和規(guī)則的幾何形狀

B.液體表面張力與浸潤(rùn)現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn)

C.干濕泡溫度計(jì)的示數(shù)差越大,表示空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)

D.懸浮在水中花粉顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)

E.在絕熱過程中,一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界對(duì)它所做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2016年春節(jié)放假期間,全國(guó)高速公路免費(fèi)通行,小轎車可以不停車通過收費(fèi)站,但要求小轎車通過收費(fèi)站窗口前x0=9 m區(qū)間的速度不超過v0=6 m/s.現(xiàn)有甲、乙兩小轎車在收費(fèi)站前平直公路上分別以v=20 m/sv=34 m/s的速度勻速行駛,甲車在前,乙車在后.甲車司機(jī)發(fā)現(xiàn)正前方收費(fèi)站開始以大小為a=2 m/s2的加速度勻減速剎車.

(1)甲車司機(jī)需在離收費(fèi)站窗口至少多遠(yuǎn)處開始剎車才不違章.

(2)若甲車司機(jī)經(jīng)剎車到達(dá)離收費(fèi)站窗口前9 m處的速度恰好為6 m/s,乙車司機(jī)在發(fā)現(xiàn)甲車剎車時(shí)經(jīng)t0=0.5 s的反應(yīng)時(shí)間后開始以大小為a=4 m/s2的加速度勻減速剎車.為避免兩車相撞且乙車在收費(fèi)站窗口前9 m區(qū)不超速,則在甲車司機(jī)開始剎車時(shí),甲、乙兩車至少相距多遠(yuǎn)?

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