【題目】如圖所示,在傾角θ=37°的斜面上固定兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌(電阻可忽略不計(jì)),相距L=1.0m,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上,下端接有一阻值為R=2.0Ω的電阻。一根質(zhì)量m=1.0kg、電阻r=2.0Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在導(dǎo)軌上,該導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5t=0時(shí)刻導(dǎo)體棒受到平行于導(dǎo)軌向上的外力作用由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌以加速度a=2.0m/s向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),重力加速度g=10m/s,求:

(1)t=0時(shí)刻外力的大小;

(2)如果前2s內(nèi)在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=4J,則該過(guò)程能的中外力做功為多少;

(3)若把磁場(chǎng)方向改為豎直向上,大小不變,導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,寫出外力隨時(shí)間變化的關(guān)系式.

【答案】112N 256J 3F=12+0.2t

【解析】1靜止開(kāi)始時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒分析,由牛頓第二定律得F-mgsinθ-f=ma

f=μFN

FN=mgcosθ

F= mgsinθ+ mgcosθ+μmgcosθ

F=12N

2)導(dǎo)體棒t時(shí)間位移為x=at2 速度v=at

電路中消耗的總的焦耳熱

增加的重力勢(shì)能Ep=mgxsinθ

增加的動(dòng)能Ek=mv2

摩擦產(chǎn)生的熱量為QO=μmgxcosθ

由能量守恒得:外力做功W=Q+Ep+Qo

解得:W=56J

3若把磁場(chǎng)方向改為豎直向上,導(dǎo)體棒勻加速直線運(yùn)動(dòng)

安培力F=BIL

E=BLvcosθ

v=at

由牛頓第二定律得: F-f-Fcosθ-mgsinθ=ma

又由FN+Fsinθ=mgcosθ

聯(lián)立解得:F=12+0.2t

又由于FN0 Fsinθ≤mgcosθ

解得:

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】利用如圖所示的電路研究楞次定律,閉合電鍵S后,將線圈A插入線圈B中時(shí),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)G的指針向左偏一下,則下列判斷正確的是

A. 閉合或斷開(kāi)電鍵S時(shí),電流計(jì)的指針均向左偏

B. 閉合電鍵S后,向左移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P,電流計(jì)的指針向右偏

C. 調(diào)換電源極性后,閉合電鍵S,電流計(jì)的指針右偏

D. 調(diào)換電源極性后,向左移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P,電流計(jì)的指針向左偏

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在豎直平面內(nèi)有水平向右、場(chǎng)強(qiáng)為E=1×104N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在場(chǎng)中有一根長(zhǎng)L=2m的絕緣細(xì)線,一端固定在O點(diǎn),另一端系質(zhì)量為0.04kg的帶電小球,它靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成37°角。如圖所示,給小球一個(gè)初速度讓小球恰能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),取小球在靜止時(shí)的位置為電勢(shì)能和重力勢(shì)能的零點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(cos37°=0.8,g=10m/s2)

A. 小球所帶電量為q=3.5×10-5C

B. 小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)能最小值是0.96J

C. 小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能最小值是1.54J

D. 小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能最小值是0.5J

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】U形玻璃管豎直放置,左端開(kāi)口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞。初始時(shí),管內(nèi)汞柱及空氣柱長(zhǎng)度如圖所示。用力向下緩慢推活塞,直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止。求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動(dòng)的過(guò)程中,沒(méi)有發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強(qiáng)p0=75.0 cmHg。環(huán)境溫度不變。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)開(kāi)始以做直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示,粒子在時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),3時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),下列判斷正確的是

A. A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為

B. A、B、C三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系為

C. 粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),電勢(shì)能先增加后減少

D. 粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),電場(chǎng)線先做正功后做負(fù)功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量為2kg的物體在40N水平推力作用下,1s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開(kāi)始下滑3m.求:(取g=10m/s2

(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度;

(2)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù);

(3)若在1s末時(shí)把水平推力改為140N,請(qǐng)通過(guò)分析計(jì)算說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)情況.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,在光滑的水平面上,有一靜止的小車,甲、乙兩人站在小車左、右兩端,當(dāng)他倆同時(shí)相向而行時(shí),發(fā)現(xiàn)小車向右運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是:(

A. 乙的速度必定大于甲的速度

B. 乙對(duì)小車的沖量必定大于甲對(duì)小車的沖量

C. 乙的動(dòng)量必定大于甲的動(dòng)量

D. 甲、乙的動(dòng)量之和必定不為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】壓力波測(cè)量?jī)x可將待測(cè)壓力波轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),其原理如圖1所示,壓力波p(t)進(jìn)入彈性盒后,通過(guò)與鉸鏈O相連的型輕桿L,驅(qū)動(dòng)桿端頭A處的微型霍爾片在磁場(chǎng)中沿x軸方向做微小振動(dòng),其位移x與壓力p成正比();魻柶姆糯髨D如圖2所示,它由長(zhǎng)××=a×b×d,單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為nN型半導(dǎo)體制成,磁場(chǎng)方向垂直于x軸向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。無(wú)壓力波輸入時(shí),霍爾片靜止在x=0處,此時(shí)給霍爾片通以沿方向的電流I,則在側(cè)面上D1、D2兩點(diǎn)間產(chǎn)生霍爾電壓U0.

(1)指出D1、D2兩點(diǎn)那點(diǎn)電勢(shì)高;

(2)推導(dǎo)出U0I、B0之間的關(guān)系式(提示:電流I與自由電子定向移動(dòng)速率v之間關(guān)系為I=nevbd,其中e為電子電荷量);

(3)彈性盒中輸入壓力波p(t),霍爾片中通以相同的電流,測(cè)得霍爾電壓UH隨時(shí)間t變化圖像如圖3,忽略霍爾片在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所的電動(dòng)勢(shì)和阻尼,求壓力波的振幅和頻率。(結(jié)果用U0、U1、t0、α、及β)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】201854日,我國(guó)長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將亞太6C衛(wèi)星送入預(yù)定同步圓軌道。關(guān)于運(yùn)行中的亞太6C衛(wèi)星,下列說(shuō)法中正確的是

A. 線速度大于第一宇宙速度

B. 向心加速度比赤道表面物體的大

C. 可能經(jīng)過(guò)北京上空

D. 若軌道半徑減為原來(lái)的一半仍與地球同步

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