如圖所示,一對平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距L=1m,兩軌道之間用電阻R=2Ω連接,有一質(zhì)量為m=0.5kg的導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻皆可忽略不計,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上.現(xiàn)用水平向右拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿,使導(dǎo)體桿從靜止開始做勻加速運動.經(jīng)過位移s=0.5m后,撤去拉力,導(dǎo)體桿又滑行了s′=3s=1.5m后停下.求:
(1)全過程中通過電阻R的電荷量.
(2)整個過程中導(dǎo)體桿的最大速度.
(3)在勻加速運動的過程中,某時拉力與時間的關(guān)系式.
分析:從靜止到停止過程中,通過電阻R的電荷量等于這過程中的產(chǎn)生的電流平均值與所需時間的乘積,而平均電流由平均電動勢求得,則由法拉第電磁感應(yīng)定律來求出平均電動勢.當(dāng)撤去拉力時,導(dǎo)體桿做減速運動,則剛撤時速度達(dá)到最大,則由動量定理可求出速度最大值.由牛頓第二定律可得出拉力與時間的關(guān)系式.
解答:解:(1)設(shè)全過程中平均感應(yīng)電動勢為
.
E
,平均感應(yīng)電流為
.
I
,時間為△t,
通過電阻R的電荷量為q,則
.
E
=
△φ
△t
=
BL(s+s′)
△t
=
4BLs
△t
,
q=
.
I
△t=
4BLs
R
=2C         
(2)拉力撤去時,導(dǎo)體桿的速度v即為最大速度,拉力撤去后桿運動時間為△t2,平均感應(yīng)電流為
.
I
2

根據(jù)動量定理有:B
.
I
2
L△t2=mv
,
       即
B2L2s′
R
=mv
,
所以v=
B2L2s′
mR
=BL
3
4m
q
=6m/s        
(3)勻加速運動過程中a=
v2
2s
=36m/s2
對t時刻,由牛頓運動定律得F-BIL=ma
F=ma+BIL=ma+
B2L2at
R
=0.5×36+
22×12×36
2
t=18+72t
點評:無論導(dǎo)體棒如何運動,通過導(dǎo)體棒的電量等于這過程中磁通量的變化與總電阻的比值.同時運用運量定理及牛頓運動定律來分析解題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:成功之路·突破重點線·物理(學(xué)生用書) 題型:038

如圖1所示.一對平行光距l=0.20m,電阻R=1.0Ω;有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻皆可忽略不計,整個裝置處于磁感強度B=0.5T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道向下.現(xiàn)在一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運動,測得力F與時間t的關(guān)系如圖2所示.求桿的質(zhì)量m和加速度α.

 

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(25分)圖1所示為楊氏雙縫干涉實驗的示意圖,取紙面為yz平面。y、z軸的方向如圖所示。線光源S通過z軸,雙縫S1、S2對稱分布在z軸兩側(cè),它們以及屏P都垂直于紙面。雙縫間的距離為d,光源S到雙縫的距離為l,雙縫到屏的距離為D,,。

  1.從z軸上的線光源S出發(fā)經(jīng)S1、S2不同路徑到P0點的光程差為零,相干的結(jié)果產(chǎn)生一亮紋,稱為零級亮紋。為了研究有一定寬度的擴展光源對于干涉條紋清晰度的影響,我們先研究位于軸外的線光源S′形成的另一套干涉條紋,S′位于垂直于z軸的方向上且與S平行,兩者相距,則由線光源S′出發(fā)分別經(jīng)S1、S2產(chǎn)生的零級亮紋,與P0的距離

  2.當(dāng)光源寬度為的擴展光源時,可將擴展光源看作由一系列連續(xù)的、彼此獨立的、非相干的線光源組成。這樣,各線光源對應(yīng)的干涉條紋將彼此錯開,在屏上看到的將是這些干涉條紋的光強相加的結(jié)果,干涉條紋圖像將趨于模糊,條紋的清晰度下降。假設(shè)擴展光源各處發(fā)出的光強相同、波長皆為。當(dāng)增大導(dǎo)致零級亮紋的亮暗將完全不可分辨,則此時光源的寬度

  3.在天文觀測中,可用上述干涉原理來測量星體的微小角直徑。遙遠(yuǎn)星體上每一點發(fā)出的光到達(dá)地球處都可視為平行光,從星體相對的兩邊緣點發(fā)來的兩組平行光之間的夾角就是星體的角直徑。遙遠(yuǎn)星體的角直徑很小,為測量如些微小的角直徑,邁克爾遜設(shè)計了測量干涉儀,其裝置簡化為圖2所示。M1、M2、M3、M4是四個平面反射鏡,它們兩兩平行,對稱放置,與入射光(a、 a′)方向成45°角。S1和S2是一對小孔,它們之間的距離是d。M1和M2可以同步對稱調(diào)節(jié)來改變其中心間的距離h。雙孔屏到觀察屏之間的距離是D。a、 a′和b、 b′分別是從星體上相對著的兩邊緣點發(fā)來的平行光束。設(shè)光線a、 a′垂直雙孔屏和像屏,星光的波長是,試導(dǎo)出星體上角直徑的計算式。

注:將星體作圓形擴展光源處理時,研究擴展光源的線度對于干涉條紋圖像清晰度的影響會遇到數(shù)學(xué)困難,為簡化討論,本題擬將擴展光源作寬度為的矩形光源處理。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,如都作答,則按A、B兩小題評分.)

A.(選修模塊3-3)

(1)下列說法正確的是                                            (       )

A.熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度

B.由氫氣的摩爾體積和每個氫分子的體積可估算出阿伏加德羅常數(shù)

C.滿足能量守恒定律的客觀過程都不是可以自發(fā)進行的

D.液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢能

(2) 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p-V圖象如圖所示.在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,理想氣體的溫度          (填“升高”、“降低”或“不變”).在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中,理想氣體吸收的熱量       它對外界做的功(填“大于”、“小于”或“等于”).

(3)已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓強p0=1atm、溫度t0=0℃)下任何氣體的摩爾體積都為22.4l,設(shè)第(2)問中理想氣體在狀態(tài)A下的溫度為0℃,求該氣體的分子數(shù).(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)

B.(選修模塊3-4)

(1)以下說法中正確的是                                           (      )

A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度

B.全息照片往往用激光來拍攝,主要是利用了激光的相干性

C.根據(jù)宇宙大爆炸學(xué)說,遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的紅光被地球接收到時可能是紅外線

D.超聲波可以在真空中傳播

(2)平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面,其截面如圖所示,發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出,則玻璃球?qū)光的折射率為         ,若僅將a平行光換成b平行光,測得有光射出的范圍增大,設(shè)a、b兩種色光在玻璃球中的速度分別為va和vb,則va        vb(選填“>”、“<”或“=”).

(3)在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點,相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m,如圖(a)所示.一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時到達(dá)質(zhì)點1,質(zhì)點1開始向下運動,振幅為0.2m,經(jīng)過時間0.3s第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形.試寫出質(zhì)點1的振動方程.

C.(選修模塊3-5)

(1)下列說法正確的有                                               (    )

A.盧瑟福的α粒子散射實驗可以估測原子核的大小

B.氫原子輻射出一個光子后,氫原子的電勢能增大,核外電子的運動加速度增大

C.物質(zhì)波是一種概率波,在微觀物理學(xué)中不可以用“軌跡”來描述粒子的運動

D.若氫原子從 n = 6 能級向 n = 1 能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則氫原子從 n = 6 能級向 n = 2 能級躍遷時輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

(2)正電子發(fā)射計算機斷層顯象(PET)的基本原理是:將放射性同位素注入人體,在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅,轉(zhuǎn)化為一對γ光子,被探測器探測到,并經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET的原理,在人體內(nèi)衰變的方程式是                ;在PET中,的主要用途是作為              

(3)如圖所示,質(zhì)量分別為m1m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1、v2同向運動,并發(fā)生對心碰撞,碰后m2被右側(cè)墻壁原速彈回,又與m1碰撞,再一次碰撞后兩球都靜止.求第一次碰后m1球速度的大小.

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科目:高中物理 來源:2010年江蘇省揚州市高三第四次模擬考試物理試題 題型:計算題

選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,如都作答,則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)
(1)下列說法正確的是                                           (      )
A.熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度
B.由氫氣的摩爾體積和每個氫分子的體積可估算出阿伏加德羅常數(shù)
C.滿足能量守恒定律的客觀過程都不是可以自發(fā)進行的
D.液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢能
(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p-V圖象如圖所示.在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,理想氣體的溫度         (填“升高”、“降低”或“不變”).在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中,理想氣體吸收的熱量      它對外界做的功(填“大于”、“小于”或“等于”).

(3)已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓強p0=1atm、溫度t0=0℃)下任何氣體的摩爾體積都為22.4l,設(shè)第(2)問中理想氣體在狀態(tài)A下的溫度為0℃,求該氣體的分子數(shù).(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)
B.(選修模塊3-4)
(1)以下說法中正確的是                                           (      )
A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度
B.全息照片往往用激光來拍攝,主要是利用了激光的相干性
C.根據(jù)宇宙大爆炸學(xué)說,遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的紅光被地球接收到時可能是紅外線
D.超聲波可以在真空中傳播
(2)平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面,其截面如圖所示,發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出,則玻璃球?qū)光的折射率為        ,若僅將a平行光換成b平行光,測得有光射出的范圍增大,設(shè)a、b兩種色光在玻璃球中的速度分別為va和vb,則va       vb(選填“>”、“<”或“=”).

(3)在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點,相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m,如圖(a)所示.一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時到達(dá)質(zhì)點1,質(zhì)點1開始向下運動,振幅為0.2m,經(jīng)過時間0.3s第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形.試寫出質(zhì)點1的振動方程.

C.(選修模塊3-5)
(1)下列說法正確的有                                              (   )
A.盧瑟福的α粒子散射實驗可以估測原子核的大小
B.氫原子輻射出一個光子后,氫原子的電勢能增大,核外電子的運動加速度增大
C.物質(zhì)波是一種概率波,在微觀物理學(xué)中不可以用“軌跡”來描述粒子的運動
D.若氫原子從 n =" 6" 能級向 n =" 1" 能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則氫原子從 n =" 6" 能級向 n =" 2" 能級躍遷時輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)
(2)正電子發(fā)射計算機斷層顯象(PET)的基本原理是:將放射性同位素注入人體,在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅,轉(zhuǎn)化為一對γ光子,被探測器探測到,并經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET的原理,在人體內(nèi)衰變的方程式是               ;在PET中,的主要用途是作為              
(3)如圖所示,質(zhì)量分別為m1m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1v2同向運動,并發(fā)生對心碰撞,碰后m2被右側(cè)墻壁原速彈回,又與m1碰撞,再一次碰撞后兩球都靜止.求第一次碰后m1球速度的大小.

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科目:高中物理 來源:江蘇省揚州市2010屆高三第四次模擬考試 題型:實驗題

 選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,如都作答,則按A、B兩小題評分.)

A.(選修模塊3-3)(12分)

⑴下列說法正確的是                                            (       )

A.熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度

B.由氫氣的摩爾體積和每個氫分子的體積可估算出阿伏加德羅常數(shù)

C.滿足能量守恒定律的客觀過程都不是可以自發(fā)進行的

D.液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢能

(2) 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p-V圖象如圖所示.在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,理想氣體的溫度          (填“升高”、“降低”或“不變”).在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中,理想氣體吸收的熱量       它對外界做的功(填“大于”、“小于”或“等于”).

 (3) 已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓強p0=1atm、溫度t0=0℃)下任何氣體的摩爾體積都為22.4l,設(shè)第(2)問中理想氣體在狀態(tài)A下的溫度為0℃,求該氣體的分子數(shù).(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)

B.(選修模塊3-4)(12分)

⑴以下說法中正確的是                                           (      )

A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度

B.全息照片往往用激光來拍攝,主要是利用了激光的相干性

C.根據(jù)宇宙大爆炸學(xué)說,遙遠(yuǎn)星球發(fā)出的紅光被地球接收到時可能是紅外線

D.超聲波可以在真空中傳播

⑵平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面,其截面如圖所示,發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出,則玻璃球?qū)光的折射率為         ,若僅將a平行光換成b平行光,測得有光射出的范圍增大,設(shè)a、b兩種色光在玻璃球中的速度分別為va和vb,則va        vb(選填“>”、“<”或“=”).

⑶在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點,相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m,如圖(a)所示.一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時到達(dá)質(zhì)點1,質(zhì)點1開始向下運動,振幅為0.2m,經(jīng)過時間0.3s第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形.試寫出質(zhì)點1的振動方程.

C.(選修模塊3-5)(12分)

⑴下列說法正確的有                                               (    )

A.盧瑟福的α粒子散射實驗可以估測原子核的大小

B.氫原子輻射出一個光子后,氫原子的電勢能增大,核外電子的運動加速度增大

C.物質(zhì)波是一種概率波,在微觀物理學(xué)中不可以用“軌跡”來描述粒子的運動

D.若氫原子從 n = 6 能級向 n = 1 能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則氫原子從 n = 6 能級向 n = 2 能級躍遷時輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

⑵正電子發(fā)射計算機斷層顯象(PET)的基本原理是:將放射性同位素注入人體,在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅,轉(zhuǎn)化為一對γ光子,被探測器探測到,并經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET的原理,在人體內(nèi)衰變的方程式是                ;在PET中,的主要用途是作為              

⑶如圖所示,質(zhì)量分別為m1m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1、v2同向運動,并發(fā)生對心碰撞,碰后m2被右側(cè)墻壁原速彈回,又與m1碰撞,再一次碰撞后兩球都靜止.求第一次碰后m1球速度的大小.

 

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