【題目】如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.4。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

(1)當(dāng)ab桿的速度為v時(shí),用題中相關(guān)字母表示U與v的關(guān)系;

(2)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大;

(3)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2s所做的功為0.3J,求回路中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是多少。

【答案】(1)u=;(2)a=lm/s2; (3)1/15J

【解析】(1)設(shè)路端電壓為U,金屬桿的運(yùn)動(dòng)速度為v,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=BLv
通過(guò)電阻R的電流:
電阻R兩端的電壓:
(2)由圖乙可得:U=kt,k=0.10V/s
解得:

因?yàn)樗俣扰c時(shí)間成正比,所以金屬桿做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度:

(2)在2s末,速度:v=at=2.0m/s,設(shè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由能量守恒定律:

W=Q+mv2
解得:Q=0.1J
電阻R與金屬桿的電阻r串聯(lián),產(chǎn)生的焦耳熱與電阻成正比,所以在定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱:
點(diǎn)睛: 本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合,首先要識(shí)別電路的結(jié)構(gòu),把握路端電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系,而電動(dòng)勢(shì)是聯(lián)系電路與電磁感應(yīng)的橋梁,可得到速度的表達(dá)式;安培力是聯(lián)系力與電磁感應(yīng)的紐帶.

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:

【題目】按計(jì)劃,嫦娥五號(hào)將在今年11月底前后從中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。嫦娥五號(hào)將實(shí)現(xiàn)我國(guó)開(kāi)展航天活動(dòng)以來(lái)首次在月球表面自動(dòng)采樣,首次從月面起飛。返回時(shí)一般都是分階段進(jìn)行的,往往要經(jīng)過(guò)多次變軌,如圖所示為模擬嫦娥五號(hào)從月球返回的變軌過(guò)程示意圖,首先將衛(wèi)星發(fā)射到近月圓周軌道1,然后在A點(diǎn)第一次變軌,使其進(jìn)入橢圓軌道2,之后當(dāng)衛(wèi)星在軌道2上遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)第二次變軌使其進(jìn)入圓周軌道3。已知月球半徑為R,軌道1為近月軌道,離月面高度可忽略不計(jì),軌道2的遠(yuǎn)月點(diǎn)為B,B離月面的高度為3R。則下列說(shuō)法正確的是

A. 衛(wèi)星在軌道1的周期與衛(wèi)星在軌道3的周期之比為1:4

B. 衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度與經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度之比為1:2

C. 衛(wèi)星在軌道1與軌道3分別做速度為V1與V3的勻速圓周運(yùn)動(dòng),V1與V3之比為1:2

D. 衛(wèi)星在軌道2的周期與衛(wèi)星在軌道3的周期之比為(5:8)3/2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】2016年10月17日,“神舟十一號(hào)”載人飛船發(fā)射升空,運(yùn)送兩名宇航員前往在2016年9月發(fā)射的“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,宇航員計(jì)劃在“天宮二號(hào)”駐留30天進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)!吧裰凼惶(hào)”與“天宮二號(hào)”的對(duì)接變軌過(guò)程如圖所示,AC是橢圓軌道II的長(zhǎng)軸。“神舟十一號(hào)”從圓軌道I先變軌到橢圓軌道II,再變軌到圓軌道III,與圓軌道III運(yùn)行“天宮二號(hào)”實(shí)施對(duì)接,下列描述正確的是 ( )

A. “神舟十一號(hào)”在變軌過(guò)程中機(jī)械能不變

B. 可讓“神舟十一號(hào)”先進(jìn)入圓軌道Ⅲ,然后加速追趕“天宮二號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接

C. “神舟十一號(hào)”從A到C的平均速率比“天宮二號(hào)”從B到C的平均速率大

D. “神舟十一號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期與“天宮二號(hào)”運(yùn)行周期相等

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做探究恒力對(duì)小車做功與小車動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中,該小組同學(xué)進(jìn)行了平衡摩擦力后,把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車受到的合外力.

(1) 除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外,還需要的測(cè)量?jī)x器有________________

(2)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來(lái)探究恒力對(duì)小車做功與小車動(dòng)能改變的關(guān)系.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,重力加速度為g.圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測(cè)量的物理量,另外,小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的總質(zhì)量為m,M遠(yuǎn)大于m.用題中給出的字母,恒力對(duì)小車做的功可表示為________,小車動(dòng)能的改變量可表示為________________,只要推導(dǎo)出二者在誤差范圍內(nèi)相等即可得出結(jié)論.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,彎折成90°角的兩根足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置,兩折點(diǎn)連線垂直每根導(dǎo)軌所在豎直面,形成左右兩導(dǎo)軌平面,左導(dǎo)軌平面與水平面成53°角,右導(dǎo)軌平面與水平面成37°角,兩導(dǎo)軌相距L=0.4 m,電阻不計(jì)。質(zhì)量均為m=0.2 kg,接入導(dǎo)軌間的電阻均為R=0.2 Ω的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,兩金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0 T,方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí)刻,ab桿以初速度v1沿右導(dǎo)軌平面下滑。t=l s時(shí),對(duì)ab桿施加一垂直ab桿且平行右導(dǎo)軌平面向下的力F,使ab開(kāi)始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。cd桿運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,其中第1 s內(nèi)圖線為直線,虛線為t=2 s時(shí)圖線的切線,與時(shí)間軸交于t=3 s。若兩桿下滑過(guò)程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,g10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

(1)金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ

(2)ab桿的初速度v1;

(3)若第2 s內(nèi)力F所做的功為18.1 J,求第2 s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖為一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖,其矩形線圈的面積為S,共有n匝,線圈總電阻為r,可繞與磁場(chǎng)方向垂直的固定對(duì)稱軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路電阻R的連接。在外力作用下線圈以恒定的角速度繞軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),(不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸及滑環(huán)與電刷的摩擦)從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),求:

(1)請(qǐng)寫出線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式;

(2)求線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中交流電壓表的示數(shù);

(3)不計(jì)摩擦,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,求外界驅(qū)動(dòng)線圈做的功。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法比較準(zhǔn)確地測(cè)出引力常量的物理學(xué)家是(

A. 牛頓 B. 卡文迪許 C. 第谷 D. 開(kāi)普勒

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】AB兩物體在水平面上相向運(yùn)動(dòng),其中物體A的質(zhì)量為m1=4 kg,兩物體發(fā)生碰撞前后的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。則:

(1)由圖可知A,B兩物體在_____時(shí)刻發(fā)生碰撞,B物體的質(zhì)量m2________kg。

(2)碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能損失量為______________J

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖示是一個(gè)半圓柱形透明物體的側(cè)視圖,現(xiàn)在有一細(xì)束單色光從右側(cè)沿半徑OA方向射入。

①將細(xì)束單色光平移到距O點(diǎn)處的C點(diǎn),此時(shí)透明物體左側(cè)恰好不再有光線射出,不考慮光線在透明物體內(nèi)反射后的光線,畫出光路圖,并求出透明物體對(duì)該單色光的折射率。

②若細(xì)束單色光平移到距O點(diǎn)0.5 R處,求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離。

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