(2003?上海)如圖所示,OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌,O、C處分別接有短電阻絲(圖中
粗線表法),R1=4Ω、R2=8Ω(導(dǎo)軌其它部分電阻不計(jì)).導(dǎo)軌OAC的形狀滿足方程y=2sin(
π3
x)
(單位:m).磁感強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面.一足夠長(zhǎng)的金屬棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn),棒與導(dǎo)思接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直,不計(jì)棒的電阻.求:
(1)外力F的最大值;
(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率;
(3)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系.
分析:金屬棒在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn),切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),有效切割長(zhǎng)度y按正弦規(guī)律變化,當(dāng)y最大時(shí),感應(yīng)電流最大,安培力最大,外力F最大.電阻絲R1上消耗的功率最大.本題根據(jù)法拉弟定律、歐姆定律等規(guī)律求解.
解答:解:(1)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)  F=F
         ε=BLv①
           I=
E
R

          F=BIL=
B2L2v
R

     又Lmax=2sin
π
2
=2(m)
 
        
R1R2
R1+R2
=
8
3
Ω

        故Fmax=0.22×22×5.0×
3
8
N=0.3N
   (2)P1=
E2
R1
=1W

   (3)金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間的長(zhǎng)度隨時(shí)間變化  L=2sin(
π
3
x)(m)

          且  x=vt,E=BLv,
        得到I=
ε
R
=
Bv
R
=2sin(
π
3
vt)=
3
4
sin(
3
t)(A)

答:(1)外力F的最大值0.3N;
    (2)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率為1W;
    (3)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系為
3
4
sin(
3
t)A
點(diǎn)評(píng):本題中導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度隨時(shí)間作正弦規(guī)律變化,產(chǎn)生正弦式交變電流,提供了一種產(chǎn)生正弦式交變電流的一種方式.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2003?上海)如圖所示,在“有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件實(shí)驗(yàn)中,調(diào)節(jié)力矩盤使其平衡,彈簧秤的讀數(shù)為
1.9(1.8~2.0均可)
1.9(1.8~2.0均可)
N,此時(shí)力矩盤除受到鉤碼作用力F1、F2、F3和彈簧拉力F4外,主要還受
力和
支持
支持
力的作用,如果每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為0.1kg,盤上各圓的半徑分別是0.05m、0.10m、0.15m、0.20m(取g=10m/s2),則F2的力矩是
0.1
0.1
N?m.有同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)順時(shí)針力矩之和與逆時(shí)針力矩之和存在較大差距.檢查發(fā)現(xiàn)讀數(shù)和計(jì)算均無(wú)差錯(cuò),請(qǐng)指出造成這種差距的一個(gè)可能原因,并提出簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)方法(如例所示,將答案填在下表空格中).
可能原因 檢驗(yàn)方法
力矩盤面沒(méi)有調(diào)到豎直 用一根細(xì)線掛一鉤碼靠近力矩盤面,如果細(xì)線與力矩盤面間存在一個(gè)小的夾角,說(shuō)明力矩盤不豎直.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2003?上海)如圖所示,一高度為h=0.2m的水平面在A點(diǎn)處與一傾角為θ=30°的斜面連接,一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右運(yùn)動(dòng).求小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需的時(shí)間(平面與斜面均光滑,取g=10m/s2).某同學(xué)對(duì)此題的解法為:小球沿斜面運(yùn)動(dòng),則
h
sinθ
=v0t+
1
2
gsinθ?t2
,由此可求得落地的時(shí)間t.
問(wèn):你同意上述解法嗎?若同意,求出所需的時(shí)間;若不同意,則說(shuō)明理由并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2003?上海)如圖所示,在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),小球A沿軌道滑下,離開(kāi)軌道末端(末端水平)時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S,被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落.改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地,該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了A球在離開(kāi)軌道后
C
C

A.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).
B.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng).
C.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng).
D.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).

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科目:高中物理 來(lái)源:物理教研室 題型:013

2003·上海)如圖所示,劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖a所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜,當(dāng)光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖b所示.干涉條紋有如下特點(diǎn):(1)任意一條明條紋或者暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定,現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干涉條紋(  

A.變疏 B.變密

C.不變 D.消失

 

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