【題目】如圖所示,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角,下端連接阻值為R的電阻.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.(g取10m/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8)

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小.

(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大小.

(3)在上問(wèn)中,若R=2Ω,金屬棒中的電流方向由ab,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.

【答案】(1)a=4m/s2 (2)v=10m/s (3)B=0.4T, 磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上

【解析】(1)金屬棒開(kāi)始下滑的初速為零,由牛頓第二定律得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma…①
由①式解得:a=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2…②
故金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小為4m/s2
(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),速度為v,所受安培力為F,
棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡,由平衡條件得:mgsinθ-μmgcosθ-F=0…③
此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率:P=Fv…④
由③、④兩式解得: …⑤
故當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),棒的速度大小為10m/s.
(3)設(shè)電路中電流為I,兩導(dǎo)軌間金屬棒的長(zhǎng)為l,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,感應(yīng)電流為: …⑥
功率為:P=I2R…⑦
由⑥、⑦兩式解得: …⑧
故磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.4T,方向垂直導(dǎo)軌平面向上.

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】一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW,電壓為4 000 V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電.輸電線(xiàn)路總電阻為R=1kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓, 負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V 60 W).若在輸電線(xiàn)路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器T1T2的耗損可忽略,發(fā)電機(jī)處于滿(mǎn)負(fù)荷工作狀態(tài),則

A. T1原、副線(xiàn)圈電流分別為103A20 A

B. T2原、副線(xiàn)圈電壓分別為1.8×105 V220 V

C. T1T2的變壓比分別為1:5040 :1

D. 6×104盞燈泡(220V 60 W)正常發(fā)光

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律,下列說(shuō)法中正確的是_______

A. 懸浮在液體中的微小固定顆粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的,說(shuō)明液體分子的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)則的

B. 物體中分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和等于物體的內(nèi)能

C. 在完全失重的情況下,氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零

D. 氣體從外界吸收熱量,其內(nèi)能不一定增加

E. 液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏,分子間引力大于斥力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】我國(guó)發(fā)射天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室,之后又發(fā)射神州十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)對(duì)接。假設(shè)天宮二號(hào)神州十一號(hào)都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是

A. 使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接

B. 使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接

C. 飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接

D. 飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示是A、B兩運(yùn)動(dòng)物體的位移圖象,下述說(shuō)法中正確的是(  )

A. A、B兩物體開(kāi)始時(shí)相距100 m,運(yùn)動(dòng)方向相同

B. B物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),速度大小為5 m/s

C. A、B兩物體運(yùn)動(dòng)8 s時(shí),在距A的出發(fā)點(diǎn)60 m處相遇

D. A物體在運(yùn)動(dòng)中停了6 s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用電高峰期,電燈往往會(huì)變暗,其原理可簡(jiǎn)化為如下物理問(wèn)題:如圖所示,理想變壓器的副線(xiàn)圈上,通過(guò)輸電線(xiàn)連接兩只相同的燈泡L1和L2 ,輸電線(xiàn)的等效電阻為R,原線(xiàn)圈輸入有效值恒定的交流電壓,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),以下說(shuō)法中正確的是 ( )

A. 原線(xiàn)圈中電流減小 B. R兩端的電壓增大

C. 副線(xiàn)圈輸出電壓減小 D. 原線(xiàn)圈輸入功率減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線(xiàn)圈先后兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線(xiàn)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖中曲線(xiàn)a,b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是( 。

A. 在圖中t=0時(shí)刻線(xiàn)圈均與中性面垂直

B. 線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2:1

C. 交流電a的瞬時(shí)值為a=311sin(10πt)V

D. 交流電b的有效值為110V

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為10:l.原線(xiàn)圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示,副線(xiàn)圈所接電路如圖乙所示,P為滑動(dòng)孌阻器的觸頭.下列說(shuō)法正確的是( 。

A. 副線(xiàn)圈輸出電壓的有效值為31V

B. 副線(xiàn)圖輸出電壓的頻率為5Hz

C. P向右移動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率不變

D. P向右移動(dòng),原、副線(xiàn)圖的電流比不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,AOB為扇形玻璃磚,一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn),入射光線(xiàn)與AO面的夾角為30°,折射光線(xiàn)平行于BO邊,圓弧的半徑為R,C點(diǎn)到BO面的距離為,ADBO,DAO=30°,光在空氣中國(guó)的傳播速度為c,求

玻璃磚的折射率及光線(xiàn)在圓弧面上出射時(shí)的折射角;

光在玻璃磚中傳播的時(shí)間.

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