【題目】如圖所示,兩平行且無限長光滑金屬導軌MN、PQ豎直放置,兩導軌之間的距離為L=1m,兩導軌M、P之間接入電阻R=0.2Ω,導軌電阻不計,在abcd區(qū)域內(nèi)有一個方向垂直于兩導軌平面向里的磁場Ⅰ,磁感應強度B0=1T.磁場的寬度x1=1m,在cd連線以下區(qū)域有一個方向也垂直于導軌平面向里的磁場Ⅱ,磁感應強度B1=0.5T.一個質(zhì)量為m=1kg的金屬棒垂直放在金屬導軌上,與導軌接觸良好,金屬棒的電阻r=0.2Ω,若金屬棒在離ab連線上端x0處自由釋放,則金屬棒進入磁場Ⅰ恰好做勻速直線運動.金屬棒進入磁場Ⅱ后,經(jīng)過ef時系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài),cdef之間的距離x2=15m.(g10m/s2

(1)金屬棒進入磁場Ⅰ時的速度大小

(2)金屬棒從開始靜止到磁場Ⅱ中達到穩(wěn)定狀態(tài)這段時間中電阻R產(chǎn)生的熱量.

(3)求金屬棒從開始靜止到在磁場Ⅱ中達到穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)過的時間.

【答案】(1)4m/s;(2)QR=20 J(3)2.7875s

【解析】

(1)設棒在到達磁場邊界ab時的速度為v.導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為:

電路中的感應電流為:I=

導體棒做勻速直線運動,由平衡條件得:

解得: =4m/s;

(2)設棒在到達磁場邊界ef時的速度為v′.導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為:

電路中的感應電流為:I′=

導體棒做勻速直線運動,由平衡條件得: ,

解得:=16m/s;

設整個電路產(chǎn)生的焦耳熱是Q,由能量守恒定律可得:mgd=Q+ ,

由于棒與R的電阻值相等,所以產(chǎn)生的焦耳熱相等,在棒通過磁場區(qū)的過程中R產(chǎn)生的焦耳熱 QR=Q,

解得:QR=20 J

(3)金屬棒在磁場上方運動的時間:

棒在磁場Ⅰ中運動的時間:

棒剛進入磁場Ⅱ時的速度為:v=4 m/s

設棒在磁場中運動速度為v時加速度為a,則由于:mg﹣B1IL=ma

,

可得:mg﹣=m

變形得:mgt﹣t =mv

兩邊求和得: ∑mgt﹣∑t =∑mv

得:mgt2=m(v′﹣v)

代入解得:t2=2.1375 s

金屬棒運動的總時間:t=t0+t1+t2=0.4+0.25+2.1375=2.7875s

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了測出樓房的高度,讓一石塊從樓頂自由落下,測出下列哪個物理量就可以算出樓房的高度(不計空氣阻力,g值已知)(

A. 石塊下落到地面的總時間

B. 石塊開始落下第1s內(nèi)的位移

C. 石塊落地前瞬間的瞬時速度

D. 石塊通過最后lm位移的時間

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電容器極板間有一可移動的電介質(zhì)板,介質(zhì)與被測物體相連,電容器接入電路后,通過極板上物理量的變化可確定被測物體的位置,則下列說法中正確的是

A. 若電容器極板間的電壓不變,x變大,電容器極板上帶電荷量增加

B. 若電容器極板上帶電荷量不變,x變小,電容器極板間電壓變大

C. 若電容器極板間的電壓不變,x變大,有電流流向電容器的正極板

D. 若電容器極板間的電壓不變,x變大,有電流流向電容器的負極板

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】公安機關涉案槍支彈藥性能鑒定工作規(guī)定指出,不能發(fā)射制式彈藥的非制式槍支,其所發(fā)射彈丸的槍口比動能大于等于1.8焦耳平方厘米都認定為槍支,槍口比動能是指子彈彈頭離開槍口的瞬間所具有的動能除以槍口的橫截面積,現(xiàn)有一玩具槍,其槍管長度,槍口直徑,子彈質(zhì)量為m=2g,在測試中,讓玩具槍在高度h=1.8m處水平發(fā)射,實測子彈射程(子彈到射中點的水平距離)為12m,不計子彈受到的阻力,(子彈在槍管中的運動視為勻變速直線運動)求:

(1)子彈出槍口的速度;

(2)子彈在槍管中的運動時間;

(3)假設在槍管內(nèi)子彈始終受到恒定的推力,試求此推力的大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】北京時間2016514,國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽上海站的比賽在上海體育場拉開帷幕,在男子米接力的比賽中,謝震業(yè)、蘇炳添、張培萌和陳時偉組成的中國隊以3871的成績打破賽會紀錄奪冠.如圖所示,這是某一次接力訓練中.已知甲、乙兩運動員經(jīng)短距離加速后都能達到并保持的速度跑完全程.設乙從起跑后到接棒前的運動是勻加速的,加速度大小為.乙在接力區(qū)前端聽到口令時起跑,在甲、乙相遇時完成交接棒.在某次練習中,甲以的速度跑到接力區(qū)前端處向乙發(fā)出起跑口令.已知接力區(qū)的長度為.求:

(1)此次練習中交接棒處離接力區(qū)前端(即乙出發(fā)的位置)的距離。

(2)為了達到理想成績,需要乙恰好在速度達到與甲相同時被甲追上,則甲應在接力區(qū)前端多遠時對乙發(fā)出起跑口令?

(3)(2),棒經(jīng)過接力區(qū)的時間是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道,置于豎直平面內(nèi),MN是通過橢圓中心O的水平線已知一小球從M點出發(fā),以初速沿管道MPN運動,到N點的速率為,所需的時間為;若該小球仍由M點以相同初速出發(fā),而沿管道MQN運動,到N點的速率為,所需時間為  

A. ,

B. ,

C. ,

D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的木塊在水平拉力F作用下向右滑行。木板處于靜止狀態(tài),已知木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ1,木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,木板質(zhì)量為M。則 ( )

A. 木塊受到木板的摩擦力的大小為μ1mg,方向水平向左

B. 木板受到地面的摩擦力的大小為μ1mg,方向水平向左

C. 木板受到地面的摩擦力的大小為μ2(M+m)g

D. 無論怎樣改變F的大小,木板都不可能運動

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上。一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端高h處自由下落,接觸彈簧后繼續(xù)向下運動。小球從開始下落到小球第一次運動到最低點的過程中,下列關于小球的速度ν、加速度a隨時間t變化的圖象中符合實際情況的是

A. B. C. D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半,它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的2.5倍,則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為(

A. 6小時 B. 8小時 C. 12小時 D. 24小時

查看答案和解析>>

同步練習冊答案