1.如圖所示,PQ和MN是兩根間距為L的光滑水平長直導(dǎo)軌,P與M之間連接一個(gè)阻值為R的定值電阻,一個(gè)長為L、質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,整個(gè)裝置處于豎直方向勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.
(1)現(xiàn)在金屬棒ab上作用一個(gè)大小為F的水平恒力,使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),求ab棒最大速度的大小;
(2)若在金屬棒ab上作用一個(gè)水平力F′,使金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),求水平力F′與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系式,并在所給坐標(biāo)系中大致做出F′與時(shí)間t的函數(shù)圖象.

分析 (1)當(dāng)安培力與拉力達(dá)到平衡時(shí)受到最大,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件結(jié)合安培力的計(jì)算公式求解;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,根據(jù)牛頓第二定律及速度時(shí)間關(guān)系列方程得到F′與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系式,由此做出F′與時(shí)間t的函數(shù)圖象.

解答 解:(1)當(dāng)安培力與拉力達(dá)到平衡時(shí)受到最大,設(shè)最大速度為vm,
根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得:BIL=F,
其中I=$\frac{BL{v}_{m}}{R+r}$,
聯(lián)立解得:vm=$\frac{F(R+r)}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得:E=BLv,
根據(jù)牛頓第二定律可得:F′-FA=ma,
即:F′-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$=ma,
根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系可得:v=at,
聯(lián)立解得:F′=ma+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}a}{R+r}t$,圖象如圖所示.
答:(1)ab棒最大速度的大小為$\frac{F(R+r)}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)水平力F′與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系式為F′=ma+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}a}{R+r}t$,圖象如圖所示.

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點(diǎn)是分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.一質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度的大小為a,B,C,D三點(diǎn)是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路徑上三點(diǎn),且BC=x1,CD=x2.質(zhì)點(diǎn)通過BC間所用時(shí)間與經(jīng)過CD間所用時(shí)間相等,則質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過C點(diǎn)的速度為( 。
A.$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$B.$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$
C.$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$D.$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.某交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式μ=20cos40π(V),該交流電壓的有效值為10$\sqrt{2}$V,周期為0.05s.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

9.如圖所示,一細(xì)光束從O點(diǎn)射入上、下表面平行的玻璃磚,折射后分成a、b兩束光由下表面上的M、N兩點(diǎn)射出.已知入射光與玻璃磚上表面的夾角為θ,玻璃對(duì)a光、b光的折射率分別為na、nb(na>nb),玻璃磚的厚度為d.求:
(1)作出光穿過玻璃磚的光路圖,并標(biāo)明a光、b光;
(2)兩束光在玻璃磚下表面出射點(diǎn)M、N之間的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.一背面貼有引磁片的手機(jī)被汽車內(nèi)的磁性支架上的磁盤所吸引,使得汽車無論怎樣運(yùn)動(dòng),手機(jī)都能固定在這一位置,如圖所示.對(duì)于處于傾斜狀態(tài)下的手機(jī)(含引磁片),下列說法正確的是 ( 。
A.汽車靜止時(shí),手機(jī)共受三個(gè)力的作用
B.汽車靜止時(shí),支架對(duì)手機(jī)的作用力大小等于手機(jī)的重力大小
C.當(dāng)汽車以某一速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),支架對(duì)手機(jī)的作用力為零
D.若汽車加速前進(jìn)時(shí)的加速度大小合適,手機(jī)可能不受支架對(duì)它的摩擦力作用

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.一個(gè)質(zhì)量為m1的人造地球衛(wèi)星在高空中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為r,某時(shí)刻和一個(gè)相向而來的質(zhì)量為m2的太空碎片發(fā)生正碰,碰后二者結(jié)合成一個(gè)整體,速度大小變?yōu)樾l(wèi)星原來速度的$\frac{1}{2}$,運(yùn)動(dòng)方向與原衛(wèi)星的速度方向相同,并開始沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)為碰撞時(shí)的點(diǎn).若碰后衛(wèi)星的內(nèi)部裝置仍能有效運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)衛(wèi)星與碎片的整體再次通過遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),通過極短時(shí)間的遙控噴氣,可使整體仍在衛(wèi)星碰前的軌道上做圓周運(yùn)動(dòng),繞行方向與碰前相同.已知地球的半徑為R,地球表面的重力加度大小為g,則下列說法正確的是.
A.衛(wèi)星與碎片碰撞前的角速度大小為$\frac{R}{r}\sqrt{\frac{g}{r}}$
B.衛(wèi)星與碎片碰撞前的加速度大小為$\frac{Rg}{r}$
C.衛(wèi)星與碎片碰撞前碎片的速度大小為$\frac{({m}_{1}-{m}_{2})R}{2{m}_{2}}$$\sqrt{\frac{g}{r}}$
D.噴氣裝置對(duì)衛(wèi)星和碎片整體所做的功為$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})g{R}^{2}}{8r}$

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的物體,受到水平恒力F作用后,沿曲線MN運(yùn)動(dòng),速度方向改變了90°,如圖所示,則此過程中,物體受到的恒力可能是( 。
A.F1B.F2C.F3D.F4

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.如圖甲所示,一小物塊從水平轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶的右側(cè)滑上傳送帶,固定在傳送帶右端的位移傳感器記錄了小物的位移x隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.已知圖線在前3.0s內(nèi)為二次函數(shù),在3.0s~4.5s內(nèi)為一次函數(shù),取向左運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍瑐魉蛶У乃俣缺3植蛔,g取10m/s2.下列說法正確的是( 。
A.傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.傳送帶沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.傳送帶的速度大小為2m/s
D.小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.關(guān)于晶體和非晶體,下列說法中正確的是( 。
A.單晶體具有各向同性
B.多晶體具有各向異性
C.非晶體的物理性質(zhì),在各個(gè)方向上都是相同的
D.無論是單晶體還是多晶體,它們的各種物理性質(zhì),在各個(gè)方向上都是不同的

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