分析 (1)斷開(kāi)電鍵S,棒cd進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),受力平衡,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合可求得cd棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度,由平衡條件和安培力公式結(jié)合可求得B的大。
(2)兩棒均離開(kāi)磁場(chǎng)后做加速度相同的勻加速運(yùn)動(dòng),要使棒cd能追上棒ab,cd棒出磁場(chǎng)的速度必須大于此時(shí)ab棒的速度.根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解即可.
解答 解:(1)cd棒從開(kāi)始釋放到運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)上邊界時(shí)所用時(shí)間為 t=t1+t2=5s
cd棒未進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的加速度 a=$\frac{mgsinα}{m}$=gsinα
cd棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為 v=at=gtsinα
此時(shí)cd棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv
電流為 I=$\frac{E}{2R}$=$\frac{BLgtsinα}{2R}$
因?yàn)榘鬰d進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則有 mgsinα=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}gtsinα}{2R}$
可得 B=$\frac{1}{L}$$\sqrt{\frac{2mR}{t}}$=$\frac{1}{0.5}$$\sqrt{\frac{2×0.25×0.4}{5}}$T=0.4T;
(2)兩棒均離開(kāi)磁場(chǎng)后做加速度相同的勻加速運(yùn)動(dòng),若要使能追上棒ab,cd棒出磁場(chǎng)的速度必須大于此時(shí)ab棒的速度.
S閉合時(shí)ab棒靜止,此時(shí)干路中電流為 I=$\frac{E}{0.5R+r}$=$\frac{1.2}{0.5×0.4+1}$A=1A
通過(guò)ab棒的電流 I1=$\frac{1}{2}$I=0.5A
根據(jù)平衡條件得:mgsinθ=BI1L
可得 sinθ=$\frac{B{I}_{1}L}{mg}$=0.04
當(dāng)cd棒出磁場(chǎng)時(shí),ab棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t0=t2+$\frac{x}{v}$
此時(shí)ab棒的速度為 v0=at0;
要滿(mǎn)足題目的要求,則須滿(mǎn)足的條件是:v>v0
即 gtsinα>gsinα(t2+$\frac{x}{gtsinα}$)
化簡(jiǎn)得:t>t2+$\frac{x}{gtsinα}$)
可得:x<(t-t2)gtsinα=(5-4)×10×5×0.04m=2m
即x<2m時(shí)棒cd能追上棒ab.
答:
(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是0.4T.
(2)若棒cd能追上棒ab,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度x滿(mǎn)足的條件是x<2m.
點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合,要能熟練運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得到棒cd進(jìn)磁場(chǎng)的速度表達(dá)式,由棒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由平衡條件解決問(wèn)題.對(duì)于追及,要在抓住相等關(guān)系的基礎(chǔ)上,分析速度和位移關(guān)系.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 研究一列火車(chē)通過(guò)沱江大橋所需的時(shí)間 | |
B. | 乒乓球比賽中,運(yùn)動(dòng)員發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球 | |
C. | 研究航天員翟志剛在太空出艙揮動(dòng)國(guó)旗的動(dòng)作 | |
D. | 用北斗系統(tǒng)確定打擊海盜的“武漢”艦在大海中的位置 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | B為中垂線(xiàn)上電場(chǎng)強(qiáng)度最大的點(diǎn),其電場(chǎng)強(qiáng)度E=1×103V/m | |
B. | 由C到A的過(guò)程中,物塊的電勢(shì)能先減小后變大 | |
C. | AB兩點(diǎn)電勢(shì)差UAB=-5×103V | |
D. | 由C到A的過(guò)程中,電勢(shì)逐漸升高 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 1:2:3 | B. | 1:3:5 | C. | 1:1:1 | D. | 1:4:9 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | B. | C. | D. |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
a/(m•s-2) | 0.91 | 0.82 | 0.62 | 0.50 | 0.42 | 0.32 |
m/g | 250 | 300 | 400 | 500 | 600 | 800 |
m-1/(kg-1) | 4.00 | 3.33 | 2.50 | 2.01 | 1.67 | 1.25 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 第一宇宙速度大小約為11.2 km/s | |
B. | 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的最小運(yùn)行速度 | |
C. | 若只知地球的半徑和地球表面的重力加速度,不能求出第一宇宙速度 | |
D. | 第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)所需的最小速度 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方,一定受到洛倫茲力的作用 | |
B. | 運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 | |
C. | 洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能,也不能改變帶電粒子的速度 | |
D. | 洛倫茲力對(duì)帶電粒子一定不做功 |
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