10.如圖所示,在傾角為θ=30°的斜面上,固定一寬L=0.25m的平行金屬導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器R.電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=1Ω,一質(zhì)量m=20 克的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.80T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒的電阻R1=1Ω(導(dǎo)軌電阻不計(jì)).金屬導(dǎo)軌是光滑的,要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止,取g=10m/s2,求:
(1)金屬棒所受到的安培力的大小;
(2)如果通電100秒,金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱是多少?
(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值.

分析 (1)金屬棒受到重力、安培力和導(dǎo)軌的支持力而處于平衡狀態(tài).根據(jù)平衡條件,列方程求出安培力.
(2)金屬棒與磁場方向垂直,根據(jù)安培力公式F=BIL,求出電流.
(3)根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器R接入電路中的阻值.

解答 解:(1)金屬棒靜止在金屬導(dǎo)軌上受力平衡,F(xiàn)=mgsin 30°
代入數(shù)據(jù)得F=0.1 N;
(2)由F=BIL   得$I=\frac{F}{BL}$=0.5 A
Q=I2R1 t=25J;
(3)設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為R,根據(jù)閉合電路歐姆定律得:
E=I(R+R1+r)
解得R=$\frac{E}{I}$-r-R1=22Ω
 答:(1)金屬棒所受到的安培力為 0.1N;
(2)通過金屬棒的電流為0.5A;
(3)滑動變阻器R接入電路中的阻值為22Ω.

點(diǎn)評 本題考查應(yīng)用平衡條件解決磁場中導(dǎo)體的平衡問題,關(guān)鍵在于安培力的分析和計(jì)算,比較容易.在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)通電導(dǎo)體與磁場垂直時(shí),安培力大小F=BIL,方向由左手定則判斷.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

20.如圖甲所示,匝數(shù)為10匝的三角形線圈,其總電阻r=0.5Ω,外接一個(gè)阻值R=2.0Ω的電阻,在線圈內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的磁場,線圈內(nèi)磁通量Φ隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是( 。
A.電阻R兩端電壓為5VB.電阻R上消耗的功率為8W
C.0~4秒內(nèi)通過電阻R的電荷量為8CD.a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.對于電動勢和內(nèi)阻確定的電源的路端電壓,下列說法中正確的是(I、U、R分別表示干路電路電流、路端電壓和外電阻)( 。
A.U隨著R的增大而減小B.當(dāng)R=0時(shí),U=E
C.當(dāng)電路斷開時(shí),I=0,U=0D.當(dāng)R增大時(shí),U也會增大

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

18.磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用.圖a是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖,磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道(簡稱通道)組成.如圖b所示,通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m.工作時(shí),在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=8.0T的勻強(qiáng)磁場;沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場,使兩金屬板間的電壓U=99.6V;海水沿y軸方向流過通道.已知海水的電阻率ρ=0.20Ω?m.
(1)船靜止時(shí),求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向;
(2)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn).若以船為參照物,海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口,由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積,在通道內(nèi)海水速率增加到vd=8.0m/s.求此時(shí)兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U
(3)船行駛時(shí),通道中海水兩側(cè)的電壓按U?=U-U計(jì)算,海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)化為對船的推力.當(dāng)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)時(shí),求海水推力的功率.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.如圖在x軸的-3a和3a兩處分別固定兩個(gè)電荷QA、QB,圖中曲線是兩電荷之間的電勢Φ與位置x之間的關(guān)系圖象,圖中x=a處為圖線的最低點(diǎn).線于在x=2a處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正電點(diǎn)電荷,該電荷只在電場力作用下運(yùn)動.下列有關(guān)說法正確的是( 。
A.x=a處電場強(qiáng)度為零,該電荷運(yùn)動至此處時(shí)速度最大
B.兩點(diǎn)電荷QA:QB=3:1
C.該電荷一定通過x=a處,但不能到達(dá)x=2a處
D.該電荷以x=a為中點(diǎn)做往復(fù)運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖所示的平行板器件中電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直,這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器.若一帶正電(+q)的粒子以速度v從左邊小孔射入恰沿著圖中虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器,則( 。
A.若該粒子以速度v從右邊射入仍能沿著圖中虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器
B.若一帶負(fù)電(-q)的粒子以速度v從右邊射入也恰沿著圖中虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器
C.若一帶負(fù)電(-q)的粒子以速度v從左邊射入也恰沿著圖中虛線路徑通過這個(gè)速度選擇器
D.若一帶負(fù)電(-q)的粒子以速度v從左邊射入將向上極板偏轉(zhuǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

2.一輛汽車以54km/h的速度勻速行駛,若汽車以3m/s2的加速度剎車,分別求剎車3s時(shí)和7s的速度以及剎車3s內(nèi)和7s內(nèi)的位移.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.甲、乙兩位同學(xué)在一次應(yīng)用伏安法測量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下操作:第一步用多用電表粗測電阻Rx的阻值,第二步用伏安法測量電阻Rx的阻值.
①第一步中多用電表的旋鈕位置及指針偏轉(zhuǎn)情況如圖一所示,其示數(shù)是240Ω.
②第二步中甲、乙兩位同學(xué)用以下器材測量電阻Rx的阻值,他們各自設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖二所示.
電源(電動勢6V,內(nèi)阻為0.5Ω);
電壓表(0-3V,內(nèi)阻約為5kΩ);
電流表(10mA,內(nèi)阻約為30Ω);
滑動變阻器(阻值0-10Ω,額定電流2A);
電鍵和導(dǎo)線若干.
你認(rèn)為按甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行測量比較準(zhǔn)確.

③請你用筆畫線代替導(dǎo)線,在圖三中按照第(2)問你所選擇的電路連接實(shí)驗(yàn)電路.
④甲、乙兩位同學(xué)各自用自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了測量,并分別利用實(shí)驗(yàn)中記錄的6組數(shù)據(jù)畫出U-I圖線,如圖四所示.請根據(jù)你所選擇的方案由圖線算出被測電阻的阻值Rx=220Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.如圖所示,在動摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量m=1kg的小球,小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ=45°角的不可伸長的輕繩一端相連,此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),且水平面對小球的彈力恰好為零.在剪斷輕繩的瞬間(g取10m/s2).下列說法中正確的是(  )
A.小球受力個(gè)數(shù)不變
B.小球立即向左運(yùn)動,且a=8 m/s2
C.小球立即向左運(yùn)動,且a=10 m/s2
D.若剪斷的是彈簧,則剪斷瞬間小球加速度的大小a=10 $\sqrt{2}$ m/s2

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同步練習(xí)冊答案