【題目】如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,左側(cè)水平,右側(cè)傾斜且與水平部分平滑連接并成α30°夾角,兩導(dǎo)軌間距為L0.5m,左端接有電阻R0.5Ω,其余電阻不計(jì)。水平部分空間內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B10.5T,斜面部分有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.質(zhì)量為m0.2kg的導(dǎo)體棒CD,與導(dǎo)軌接觸良好且始終垂直于導(dǎo)軌。給棒CD沿斜面向下的初速度v02m/s后,棒勻速下滑,經(jīng)時(shí)間△t1s進(jìn)入水平部分。(g10m/s2)求:

1B2的大小;

2)進(jìn)入水平部分后,棒CD的電流方向和安培力方向,并從速度、加速度兩個(gè)角度描述導(dǎo)體棒CD進(jìn)入水平部分后的運(yùn)動(dòng)情況;

3)棒CD從開始到最終停止,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;

4)棒CD進(jìn)入水平部分瞬間加速度a的大小和方向;若要讓棒進(jìn)入水平部分后,加速度保持不變,需在棒上加一個(gè)水平外力F,直至棒離開水平面,從棒進(jìn)入水平部分開始計(jì)時(shí),請(qǐng)寫出力F與時(shí)間t的表達(dá)式,并標(biāo)明F的方向及t的取值范圍。

【答案】11T 2)導(dǎo)體棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),直到導(dǎo)體棒速度為零為止 32.4J 4 方向:水平向右,0t3.2s

【解析】

1)導(dǎo)體棒勻速下滑處于平衡狀態(tài),由平衡條件可以求出磁感應(yīng)強(qiáng)度。

2)由右手定則可以判處出感應(yīng)電流方向,由左手定則可以判斷出安培力方向,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度,然后分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)過程與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。

3)應(yīng)用能量守恒定律求出電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

4)由牛頓第二定律求出加速度大小,應(yīng)用牛頓第二定律求出拉力。

1)導(dǎo)體棒下滑過程受到的安培力:F安培B2IL ,

導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),由平衡條件得:mgsinα,

代入數(shù)據(jù)解得:B21T

2)由右手定則可知,流過導(dǎo)體棒CD的電流由C流向D,由左手定則可知,導(dǎo)體棒所受安培力:水平向右;導(dǎo)體棒所受合力方向水平向右,加速度方向向右,導(dǎo)體棒速度向左,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得: ma,

加速度:a,速度v減小,加速度a減小,導(dǎo)體棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),直到導(dǎo)體棒速度為零為止;

3)對(duì)整個(gè)過程,由能量守恒定律得:Qmgh+ ,

代入數(shù)據(jù)解得:Q2.4J

4)導(dǎo)體棒進(jìn)入水平部分瞬間,

加速度:

代入數(shù)據(jù)解得:a1.25m/s2,方向:水平向右,

導(dǎo)體棒加速度不變,導(dǎo)體棒做勻減速直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒速度:vv0at

對(duì)導(dǎo)體棒,由牛頓第二定律得:F+ma

代入數(shù)據(jù)解得,拉力:Ft 方向水平向右,

從棒進(jìn)入水平面開始到棒離開為止,棒先向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到速度為零,然后向右做勻加速運(yùn)動(dòng),整個(gè)過程位移為零,由勻變速運(yùn)動(dòng)的位移公式得:sv0t+at2,代入數(shù)據(jù)解得:t3.2s,則:0≤t≤3.2s;

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】張明同學(xué)在測(cè)定某種合金絲的電阻率時(shí):

(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)得其直徑為_____mm(如圖甲所示);

(2)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)其長(zhǎng)度為_____cm(如圖乙所示)

(3)用圖丙所示的電路測(cè)得的電阻值將比真實(shí)值_____(選填“偏大”或“偏小”)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為電阻R1R2的伏安特性曲線,這兩條曲線把第一象限分為Ⅰ、、Ⅲ三個(gè)區(qū)域.現(xiàn)把R1R2并聯(lián)在電路中,消耗的電功率分別用P1P2表示;并聯(lián)的總電阻設(shè)為R.下列關(guān)于P1P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應(yīng)該在的區(qū)域的說法正確的是(  )

A. 伏安特性曲線在Ⅰ區(qū)域,P1<P2

B. 伏安特性曲線在Ⅲ區(qū)域,P1<P2

C. 伏安特性曲線在Ⅰ區(qū)域,P1>P2

D. 伏安特性曲線在Ⅲ區(qū)域,P1>P2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(2012年2月江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)盟第一次聯(lián)考)如圖所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN是一豎直放置的感光板.從圓形磁場(chǎng)最高點(diǎn)P以速度v垂直磁場(chǎng)射入大量的帶正電的粒子,且粒子所帶電荷量為q、質(zhì)量為m。不考慮粒子間的相互作用力,關(guān)于這些粒子的運(yùn)動(dòng)以下說法正確的是( )

A.只要對(duì)著圓心入射,出射后均可垂直打在MN

B.即使是對(duì)著圓心入射的粒子,其出射方向的反向延長(zhǎng)線也不一定過圓心

C.對(duì)著圓心入射的粒子,速度越大在磁場(chǎng)中通過的弧長(zhǎng)越長(zhǎng),時(shí)間也越長(zhǎng)

D.只要速度滿足v,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,密閉汽缸兩側(cè)與一U形管的兩端相連,汽缸壁導(dǎo)熱;U形管內(nèi)盛有密度為ρ=7.5×102 kg/m3的液體。一活塞將汽缸分成左、右兩個(gè)氣室,開始時(shí),左氣室的體積是右氣室的體積的一半,氣體的壓強(qiáng)均為p0=4.5×103 Pa。外界溫度保持不變。緩慢向右拉活塞使U形管兩側(cè)液面的高度差h=40 cm,求此時(shí)左、右兩氣室的體積之比。取重力加速度大小g=10 m/s2,U形管中氣體的體積和活塞拉桿的體積忽略不計(jì)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,矩形導(dǎo)線框abcd與長(zhǎng)直導(dǎo)線MN在同一豎直平面內(nèi),ab、cdMN平行,若MN中通過的電流強(qiáng)度逐漸減小,則ab邊所受磁場(chǎng)力的方向(  )

A. 可能豎直向上 B. 可能豎直向下

C. 一定豎直向上 D. 一定豎直向下

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,其中RT為熱敏電阻,電壓表量程為6 V,內(nèi)阻RV10 kΩ,電流表量程為0.5 A,內(nèi)阻RA4.0 Ω,R為電阻箱.

(1)該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn).閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱,記錄不同情況下電壓表示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R,在IU坐標(biāo)系中,將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置,描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線如圖乙中的曲線所示.為了完成該實(shí)驗(yàn),應(yīng)將導(dǎo)線c端接在________(選填“a”“b”)點(diǎn);

(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù),通過分析計(jì)算可得外電路的電壓U2______________(U1、I、RRA表示);

(3)實(shí)驗(yàn)小組利用(2)中的公式,計(jì)算出各組的U2,將U2I的數(shù)據(jù)也描繪在IU坐標(biāo)系中,如圖乙中的直線所示,根據(jù)圖象分析可知,電源的電動(dòng)勢(shì) E________V,內(nèi)電阻 r________Ω

(4)實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到3.0 Ω時(shí),熱敏電阻消耗的電功率P________W(保留兩位有效數(shù)字)

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【題目】現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G(表頭),滿偏電流為50μA,內(nèi)阻約為800850Ω,把它改裝成1mA10mA的兩量程電流表,可供選擇的器材有:

滑動(dòng)變阻器R1,最大阻值20Ω;滑動(dòng)變阻器R2,最大阻值100kΩ;

電阻箱R,最大阻值9999Ω;定值電阻R0,阻值1kΩ;

電池E1,電動(dòng)勢(shì)1.5V;電池E2,電動(dòng)勢(shì)3V;電池E3,電動(dòng)勢(shì)4.5V;(所有電池內(nèi)阻不計(jì)),標(biāo)準(zhǔn)電流表A,滿偏電流1.5mA;單刀單擲開關(guān)S1S2;單刀雙擲開關(guān)S3;電阻絲及導(dǎo)線若干.

1)采用如圖(甲)所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻,為提高測(cè)量精確度,選用的滑動(dòng)變阻器為__________________,選用的電池為_______________

2)將G改裝成兩量程電流表,現(xiàn)有兩種備選電路,如圖(乙)、(丙)所示.圖_________為合理電路,另一電路不合理的理由是______________________

3)將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(duì)(僅核對(duì)1mA量程),畫出所用電路圖,圖中待核對(duì)的電流表符號(hào)用 A′來表示___________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在不考慮萬有引力的空間里,有兩條相互垂直的分界線MNPQ,其交點(diǎn)為OMN一側(cè)有電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)(垂直于MN),另一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)(垂直紙面向里)。宇航員(視為質(zhì)點(diǎn))固定在PQ線上距O點(diǎn)為hA點(diǎn)處,身邊有多個(gè)質(zhì)量均為m、電量不等的帶負(fù)電小球。他先后以相同速度v0、沿平行于MN方向拋出各小球。其中第1個(gè)小球恰能通過MN上的C點(diǎn)第一次進(jìn)入磁場(chǎng),通過O點(diǎn)第一次離開磁場(chǎng),OC=2h。求:

1)第1個(gè)小球的帶電量大。

2)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的大小B

3)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度是否有某值,使后面拋出的每個(gè)小球從不同位置進(jìn)入磁場(chǎng)后都能回到宇航員的手中?如有,則磁感強(qiáng)度應(yīng)調(diào)為多大。

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