15．如圖所示，PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為L=1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g．在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上．導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，最大靜摩擦力可視為滑動摩擦力，若要保持物體c靜止不動，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）導(dǎo)體棒中電流的方向如何？
（2）導(dǎo)體棒中電流大小的范圍？

分析 若要保持物體c靜止不動，受力必須平衡．由于M所受的最大靜摩擦力為0.5mg=0.1N，而M的重力為Mg=0.3N，要保持導(dǎo)體棒靜止，則安培力方向必須水平向左，則根據(jù)左手定則判斷電流的方向．
分兩種情況研究：安培力大于Mg和安培力小于Mg進(jìn)行討論，根據(jù)平衡條件和安培力公式求出導(dǎo)體棒中電流的范圍．

解答 解：導(dǎo)體棒的最大靜摩擦力大小為fm=0.5mg=0.1N，M的重力為G=Mg=0.3N，則fm＜G，要保持導(dǎo)體棒靜止，則安培力方向必須水平向左，則根據(jù)左手定則判斷得知棒中電流的方向?yàn)橛蒩到b．
若BIl＞Mg，則導(dǎo)體棒所受的靜摩擦力方向水平向右，設(shè)此時(shí)電流為I1，
則由平衡條件有  BI1l-Mg≤fm，
解得，I1≤2A
若BIl＜Mg，則導(dǎo)體棒所受的靜摩擦力方向水平向左，設(shè)此時(shí)電流為I2，
則由平衡條件有 Mg-BI2l≤fm，
解得，I2≥1A
即ab棒中電流為1A≤I≤2A
答：（1）導(dǎo)體棒中電流的方向?yàn)橛蒩到b；
（2）導(dǎo)體棒中電流大小的范圍1A≤I≤2A．

點(diǎn)評 此題是通電導(dǎo)體在磁場中平衡問題，要抓住靜摩擦力會外力的變化而變化，挖掘臨界條件進(jìn)行求解．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．已知質(zhì)量分布均勻的球殼對其內(nèi)部物體的引力為零，設(shè)想在地球赤道正上方高h(yuǎn)處和正下方深為h處各修建一繞地心的環(huán)形真空軌道，軌道面與赤道面共面，兩物件分布在上述兩軌道中做勻速圓周運(yùn)動，軌道對它們均無作用力，設(shè)地球半徑為R，則（　�。�
A．兩物體的速度大小之比為$\frac{R}{{R}^{2}-{h}^{2}}$$\sqrt{（R+h）R}$
B．兩物體的速度大小之比為$\frac{R}{{R}^{2}-{h}^{2}}$$\sqrt{Rh}$
C．兩物體的加速度大小之比為$\frac{{R}^{3}}{（R+h）^{2}（R-h）}$
D．兩物體的加速度大小之比為$\frac{R+h}{R-h}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著A、B、C三個(gè)物體，質(zhì)量分別為2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R，與轉(zhuǎn)臺間的摩擦因數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列說法中，正確的是（　　）
A．若三個(gè)物體均未滑動，A物體的向心加速度最大
B．若三個(gè)物體均未滑動，B物體受的摩擦力最大
C．轉(zhuǎn)速增加，C物先滑動
D．轉(zhuǎn)速增加，A物比B物先滑動

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

3．一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動，其v-t圖象如圖所示．已知汽車的質(zhì)量為m=2×103 kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，取g=10m/s2，則下列說法不正確的是（　　）
A．汽車在前5秒內(nèi)的牽引力為4×103 NB．汽車在前5秒內(nèi)的牽引力為6×103 N
C．汽車的額定功率為60 kWD．汽車的最大速度為30 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．如圖，用回旋加速器來加速帶電粒子，以下說法正確的是（　�。�
A．圖中加速器出口射出的是帶正電粒子
B．D形盒的狹縫間所加的電壓是直流電壓
C．強(qiáng)磁場對帶電粒子做功，使其動能增大
D．粒子在加速器中的半徑越大，周期越長

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

20．下列說法中正確的是（　　）
A．交通警通過發(fā)射超聲波測量車速，利用了波的干涉原理
B．電磁波的頻率越高，它所能攜帶的信息量就越大，所以激光可以比無線電波傳遞更多的信息
C．單縫衍射中，縫越寬，條紋越亮，衍射現(xiàn)象也越明顯
D．地面上靜止的直桿長為L，則在沿桿方向高速飛行火箭中的人測得桿長應(yīng)大于L

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

7．圖1所示為光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的長方體玻璃磚，它的光學(xué)面不能用手直接接觸．
在用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個(gè)針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像，但最后一個(gè)針孔的位置不同，分別為d、e兩點(diǎn)，如圖2所示，計(jì)算折射率時(shí)，用d（填“d”或“e”）點(diǎn)得到的值較小，用e（填“d”或“e”）點(diǎn)得到的值誤差較小．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．如圖所示，在粗糙水平臺階上放置一質(zhì)量m=0.5kg的小物塊，它與水平臺階間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，與臺階邊緣O點(diǎn)的距離s=10m．在臺階右側(cè)固定一個(gè)$\frac{1}{4}$圓弧擋板，圓弧半徑R=5$\sqrt{5}$m，圓弧的圓心也在O點(diǎn)．以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系xOy，現(xiàn)用F=5N的水平恒力拉動小物塊從靜止開始運(yùn)動，一段時(shí)間后撤去拉力，小物塊最終水平拋出并擊中擋板．（取g=10m/s2）
（1）若力F的作用時(shí)間為2s，求小物塊離開O點(diǎn)時(shí)的速度大小
（2）上題中，求小物塊擊中擋板的位置坐標(biāo)及擊中時(shí)小物塊的動能
（3）為使小物塊擊中擋板，求拉力F作用的最短時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

4．如圖所示，在x＞0、y＞0空間存在一恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B．現(xiàn)把α粒子（${\;}_2^4He$的原子核）和質(zhì)子（${\;}_1^1H$）在x軸上的P點(diǎn)以相同速度垂直于x軸射入此磁場，兩粒子在磁場中運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，其中一個(gè)粒子由坐標(biāo)原點(diǎn)垂直于x軸射出磁場，另一個(gè)粒子在y軸上的Q點(diǎn)垂直于y軸射出磁場．以下關(guān)于上述過程的說法正確的是（　　）
A．從O點(diǎn)射出磁場的是質(zhì)子，從Q點(diǎn)射出磁場的是α粒子
B．α粒子與質(zhì)子在磁場中作圓周運(yùn)動的半徑之比為1：2
C．α粒子與質(zhì)子在磁場中運(yùn)動軌跡的長度不相等
D．α粒子與質(zhì)子在磁場中運(yùn)動時(shí)間相等

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