（09年湛江二中月考）(17分)如圖甲所示,一個(gè)足夠長(zhǎng)的U形金屬管導(dǎo)軌NMPQ固定在水平面內(nèi),MN、PQ兩導(dǎo)軌間的寬度為L(zhǎng)=0.50 m.一根質(zhì)量為m=0.50 kg的均勻金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上且接觸良好,abMP恰好圍成一個(gè)正方形.該軌道平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)、豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為Fm=1.0 N,ab棒的電阻為R=0.10 Ω,其他各部分電阻均不計(jì).開始時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.50 T.

(1)若從某時(shí)刻(t=0)開始，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,使其以=0.20 T/s的變化率均勻增加，求經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間ab棒開始滑動(dòng).此時(shí)通過ab棒的電流大小和方向如何?

(2)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小不變,從t=0時(shí)刻開始,給ab棒施加一個(gè)水平向右的拉力,使它以a=4.0 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出此拉力FT的大小隨時(shí)間t變化的函數(shù)表達(dá)式，并在圖乙所示的坐標(biāo)圖上作出拉力FT隨時(shí)間t變化的FT-t圖線.

解析：

(1)以ab桿為研究對(duì)象，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，閉合電路中有恒定的電流I.以ab桿為研究對(duì)象，它受到的安培力逐漸增大，靜摩擦力也隨之增大。

當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到ab所受安培力F與最大靜摩擦力Fm相等時(shí)開始滑動(dòng)。因F=BIl，B=B0+t=(0.5+0.2t) T，I=，E==l2， F=Fm。

 

由以上各式求出，經(jīng)時(shí)間t=17.5 s后ab棒開始滑動(dòng)，此時(shí)通過ab棒的電流大小為I=0.5 A，由楞次定律可判斷出，電流方向?yàn)閺腷到a。

 

(2)當(dāng)ab勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有：FT-Fm-F=ma.，因F=B0Il，I=B0lv/R，v=at。

 

聯(lián)立上述各式，并代入數(shù)據(jù)，可解得：FT=Fm+ma+B02l2at/R=(3+2.5t) N。

 

由此可畫出FT-t關(guān)系圖象如圖所示。

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：

（09年湛江二中月考）（10分）在冬天，高為h＝1.25m的平臺(tái)上，覆蓋一層薄冰，一乘雪橇的滑雪愛好者，從距平臺(tái)邊緣s＝24m處以一定的初速度向平臺(tái)邊緣滑去，如圖所示，當(dāng)他滑離平臺(tái)即將著地時(shí)的瞬間，其速度方向與水平地面的夾角為θ＝45°，取重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）滑雪者著地點(diǎn)到平臺(tái)邊 緣的水平距離是多大；

（2）若平臺(tái)上的薄冰面與雪橇間的動(dòng)摩擦因素為μ＝0.05，則滑雪者的初速度是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（09年湛江二中月考）（8分）在某星球表面用彈簧秤稱得質(zhì)量為m的砝碼重力為F，忽略該星球的自轉(zhuǎn)，宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行時(shí)，測(cè)得其環(huán)繞周期為T。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，試求該星球的質(zhì)量。

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科目：高中物理 來源： 題型：

（09年湛江二中月考）（16分）設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示. 一段光滑且絕緣的圓弧軌道AC固定在紙面內(nèi)，其圓心為O點(diǎn)，半徑R=1.8m，O、A連線在豎直方向上，AC弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ=37°，今有一質(zhì)量m=3.6×10－4kg、電荷量q=+9.0×10－4C的帶電小球，以=4.0m/s的初速度沿水平方向從A點(diǎn)射入圓弧軌道內(nèi)，一段時(shí)間后從C點(diǎn)離開，此后小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g=10m/s2，  求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；

（2）小球射入圓弧軌道后的瞬間，小球?qū)壍赖膲毫Α?/p>

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科目：高中物理 來源： 題型：

（09年湛江二中月考）(17分)在絕緣水平面上，放一質(zhì)量為m=2.0Χ10-3kg的帶正電滑塊A，所帶電量為q=1.0Χ10-7C，在滑塊A的左邊處放置一個(gè)不帶電、質(zhì)量M=4.0Χ10-3kg的絕緣滑塊B，B在左端接觸（不連接）于固定在豎直墻壁的輕彈簧上，輕彈簧處于自然狀態(tài)，彈簧原長(zhǎng)S=0.05m，如圖所示，在水平方向加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E=4.0Χ105N/C，滑塊A由靜止釋放后向左滑動(dòng)并與滑塊B發(fā)生碰撞，設(shè)碰撞時(shí)間極短，碰撞后結(jié)合在一起共同運(yùn)動(dòng)的速度為V=1m/s，兩物體一起壓縮彈簧至最短處（彈性限度內(nèi)）時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能E0=3.2Χ10-3J。設(shè)兩滑塊體積大小不計(jì)，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.50，摩擦不起電，碰撞不失電，g 取10m/s2。求:

（1）兩滑塊在碰撞前的瞬時(shí)，滑塊A的速度；

（2）滑塊A起始運(yùn)動(dòng)位置與滑塊B的距離λ；

（3）B滑塊被彈簧彈開后距豎起墻的最大距離Sm

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