(19分)如圖甲所示，虛線MN上方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，MN下方存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，兩處磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。相距L=1．5 m的足夠長的金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。質(zhì)量為m1=1kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m2=0.27kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上，金屬棒的電阻Rab=Rcd=0.9Ω，ab棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.75�，F(xiàn)由靜止釋放cd棒，同時(shí)ab棒受方向豎直向上，大小按圖乙所示變化的外力F作用而運(yùn)動(dòng)，經(jīng)研究證明ab棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，g取10m/s2。

  (1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度的大��；

  (2)已知在前2s內(nèi)外力F做功為40J，求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；

  (3)求cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間t0。

 

 

 

 

 

 

 

見解析

解析:和ab棒加速度的大�。挥蓜�(dòng)能定理及其相關(guān)知識列方程解出兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；運(yùn)用摩擦定律、安培力、閉合電路歐姆定律、速度公式等列方程求出cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間t0。

解：（1）（7分）經(jīng)過時(shí)間t，金屬棒ab的速率：（1分）

此時(shí)，回路中的感應(yīng)電流：     （1分）

        （1分）

對金屬棒ab，由牛頓第二定律得：  （1分）

（1分）

由以上各式整理得：

在圖線上取兩點(diǎn)：t1=0，F1=11N；

t2=2s，F2=14.6N

代入上式得：   （1分）

B＝1.2T     （1分）                      

（2）（6分）在2s末金屬棒ab的速率：      （1分）

所發(fā)生的位移：                       （1分）

由動(dòng)能定理得：           （2分）   

（1分）

聯(lián)立解得：  （1分）

（3）（6分）cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)cd棒所受重力與滑動(dòng)摩擦力相等時(shí)，速度達(dá)到最大，此時(shí)有：           （1分）

              （1分）

              （1分）

    （1分）

           （1分）

整理得：（1分）

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

一個(gè)有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度的增加量△ω與對應(yīng)時(shí)間△t的比值定義為角加速度β．我們用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、游標(biāo)卡尺、紙帶、復(fù)寫紙來完成下述實(shí)驗(yàn)：（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，A、B、C、D…為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出）
①如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上；
②接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，啟動(dòng)控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)；
③經(jīng)過一段時(shí)間，圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測量．（計(jì)算結(jié)果 保留3位有效數(shù)字）．
（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測得圓盤的直徑如圖乙所示，圓盤的半徑r為
3.000cm
3.000cm
．cm；
（2）由圖丙可知，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為
13.0
13.0
rad/s；
（3）紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
0.593
0.593
m/s2，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度大小為
19.8
19.8
．rad/s2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中
①用主尺最小分度為1mm，游標(biāo)上有20個(gè)分度的卡尺測量金屬球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可以讀出此金屬球的直徑為
19.40
19.40
mm．

②某同學(xué)在利用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，測出多組擺長L與周期T的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了T2-L的關(guān)系圖象如圖乙
（Ⅰ）該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤可能是
漏測擺球的半徑
漏測擺球的半徑

（Ⅱ）雖然實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，但根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，仍可算出重力加速度其值為
9.86
9.86
m/s2（取π=3.14，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（Ⅰ）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2
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①實(shí)驗(yàn)小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，測得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電．根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢能比開始下落時(shí)減少了
 
J；此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了
 
 J，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以知道該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題是
 
．（重錘質(zhì)量m已知）
②在圖乙所示的紙帶基礎(chǔ)上，某同學(xué)又選取了多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以v2/2為縱軸畫出的圖線應(yīng)是如下圖中的
 
．圖線的斜率表示
 
．
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（Ⅱ）碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=
|v2-v1||v20-v10|
，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后物體的速度．彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1，非彈性碰撞的e＜1．某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)力守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．
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實(shí)驗(yàn)步驟如下：
安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測量前的準(zhǔn)備，并記下重錘線所指的位置O．
第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．
第二步，把小球2 放在斜槽前端邊緣處C點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后小球落點(diǎn)的平均位置．
第三步，用刻度尺分別測量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長度．
上述實(shí)驗(yàn)中，
①P點(diǎn)是
 
平均位置，
M點(diǎn)是
 
平均位置，
N點(diǎn)是
 
平均位置．
②請寫出本實(shí)驗(yàn)的原理
 
，寫出用測量量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式
 
．
③三個(gè)落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與實(shí)驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)系？
 
．

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科目：高中物理 來源：2010年福建省師大附中高三模擬考試（理科綜合）物理部分 題型：計(jì)算題

(19分)如圖甲所示，豎直擋板MN左側(cè)空間有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場，電場和磁場的范圍足夠大，電場強(qiáng)度E=40N/C，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，選定磁場垂直紙面向里為正方向。t=0時(shí)刻，一質(zhì)量m=8×10-4kg、電荷量q=+2×10-4C的微粒在O點(diǎn)具有豎直向下的速度v=0.12m/s，O´是擋板MN上一點(diǎn)，直線OO´與擋板MN垂直，取g=10m/s2。求：
（1）微粒再次經(jīng)過直線OO´時(shí)與O點(diǎn)的距離；
（2）微粒在運(yùn)動(dòng)過程中離開直線OO´的最大高度；
（3）水平移動(dòng)擋板，使微粒能垂直射到擋板上，擋板與O點(diǎn)間的距離應(yīng)滿足的條件。

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科目：高中物理 來源：201111-2012學(xué)年河北省石家莊市高三質(zhì)量檢測物理卷 題型：選擇題

(19分)如圖甲所示，虛線MN上方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，MN下方存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，兩處磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。相距L=1．5 m的足夠長的金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。質(zhì)量為m1=1kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m2=0.27kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上，金屬棒的電阻Rab=Rcd=0.9Ω，ab棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.75�，F(xiàn)由靜止釋放cd棒，同時(shí)ab棒受方向豎直向上，大小按圖乙所示變化的外力F作用而運(yùn)動(dòng)，經(jīng)研究證明ab棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，g取10m/s2。

  (1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度的大小；

  (2)已知在前2s內(nèi)外力F做功為40J，求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；

  (3)求cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間t0。

 

 

 

 

 

 

 

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