【題目】如圖所示,兩根光滑直金屬導(dǎo)軌MNPQ平行傾斜放置,它們所構(gòu)成的軌道平面與水平面之間的夾角θ=37°,兩軌道之間的距離L=0.5m。一根質(zhì)量m=0.02kg的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,且接觸良好,整套裝置處于與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場中。在導(dǎo)軌的上端接有電動(dòng)勢E=4V、內(nèi)阻r=1Ω的直流電源和電阻箱R.已知導(dǎo)軌與金屬桿的電阻均可忽略不計(jì),(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2.)金屬桿ab始終靜止在導(dǎo)軌上。

(1)如果電阻箱接入電路中的電阻R=3Ω,磁場的方向可以隨意調(diào)整,求滿足條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值及方向。

(2)如果磁場方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,金屬導(dǎo)軌與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,求為使金屬桿靜止,電阻箱接入電路中的電阻R的范圍。(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)

【答案】(1)B=0.24T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向下 (2)1Ω~21Ω

【解析】

(1)導(dǎo)體棒靜止在斜面上,受到重力、安培力、支持力,當(dāng)安培力恰好等于重力的分力時(shí),此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B有最小值BIL=mgsinθ,

解得:B=0.24T, 方向垂直于導(dǎo)軌平面向下

(2)當(dāng)摩擦力向上最大,磁場力達(dá)到最小,則電流也就達(dá)到最小,此時(shí)電阻有最大值,根據(jù)平衡可知:

mgsinθ=BI1Lcosθ+f1,

f1=μ(mgcosθ+BI1Lsinθ)

代入數(shù)據(jù)解得:R1=21Ω,

當(dāng)摩擦力向下最大,此時(shí)安培力有最大值,則電流有最大值,即電阻有最小值根據(jù)平衡可知:

mgsinθ=BI2Lcosθ-f2,

f2=μ(mgcosθ+BI2Lsinθ)

代入數(shù)據(jù)解得:R2=1Ω,

所以R的范圍應(yīng)該在1Ω到21Ω間

故本題答案是:(1)B=0.24T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向下 (2)1Ω~21Ω

練習(xí)冊系列答案
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A. 加速度的單位是,是由m,s兩個(gè)基本單位組合而成的

B. 加速度的單位是,由公式可知它是由s兩個(gè)基本單位組合而成的

C. 加速度的單位是,由公式上可知它是由Nkg兩個(gè)基本單位組合而成的

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A. 小盒所受的合外力增大

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D. 小盒將加速下滑

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(1)經(jīng)過多長時(shí)間A、B發(fā)生第一次碰撞(設(shè)碰撞前A、B均未停下)

(2)AB右側(cè)第一次相碰后,若A還能夠和B的左端相遇,試通過定量討論說明此次相遇時(shí)AB兩個(gè)物體的速率哪個(gè)大些?還是等大?

(3)要使A、B同時(shí)停止,而且AB間輕輕接觸(即無作用力),求初速υ0的所有可能的值。(用含有L、μB、μAg的代數(shù)式表示)

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【題目】如圖所示為探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖中A為小車,B為砝碼及砝碼盤,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連,計(jì)時(shí)器接50Hz交流電.小車A的質(zhì)量為m1,砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量為m2.

1)(多選)下列說法正確的是__________

A.每次改變小車質(zhì)量時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源

C.本實(shí)驗(yàn)m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1

D.在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),應(yīng)作圖象

2)下圖是在正確操作下獲得的一條紙帶,A、B、C、DE每兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出。則根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)計(jì)算:打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的大小為_______m/s ;小車的加速度大小為______m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的aF圖象,可能是圖中的________(填”“”“).

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A. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B. 電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

C. 若電荷從CD邊界射出,隨著入射速度的減小,電荷在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間會(huì)減小

D. 若電荷的入射速度變?yōu)?v0,則粒子會(huì)從AB中點(diǎn)射出

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1)前2秒內(nèi)電場力做的功。

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A. 高景一號(hào)衛(wèi)星的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星

B. 高景一號(hào)衛(wèi)星的角速度小于地球同步衛(wèi)星

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