【題目】如圖所示,空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B0.5T.在勻強磁場區(qū)域內(nèi),有一對光滑平行金屬導(dǎo)軌,處于同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌足夠長,導(dǎo)軌間距L1m,電阻可忽略不計。質(zhì)量均為mlkg,電阻均為R2.的金屬導(dǎo)體棒MNPQ垂直放置于導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好。先將PQ暫時鎖定,金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由靜止開始以加速度a0.4m/s2向右做勻加速直線運動,5s后保持拉力F的功率不變,直到棒以最大速度vm做勻速直線運動.

(1)求棒MN的最大速度vm

(2)當(dāng)棒MN達到最大速度vm時,解除PQ鎖定,同時撤去拉力F,兩棒最終均勻速運動.求解除PQ棒鎖定后,到兩棒最終勻速運動的過程中,電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.

(3)若PQ始終不解除鎖定,當(dāng)棒MN達到最大速度vm時,撤去拉力F,棒MN繼續(xù)運動多遠后停下來?(運算結(jié)果可用根式表示)

【答案】(1) (2)Q=5 J (3)

【解析】

(1)MN做勻加速運動,由牛頓第二定律得:F-BIL=ma

MN做切割磁感線運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv

MN做勻加速直線運動,5s時的速度為:v=at1=2m/s

在兩棒組成的回路中,由閉合電路歐姆定律得:

聯(lián)立上述式子,有:

代入數(shù)據(jù)解得:F=0.5N

5s時拉力F的功率為:P=Fv

代入數(shù)據(jù)解得:P=1W

MN最終做勻速運動,設(shè)棒最大速度為vm,棒受力平衡,則有:

代入數(shù)據(jù)解得:

(2)解除棒PQ后,兩棒運動過程中動量守恒,最終兩棒以相同的速度做勻速運動,設(shè)速度大小為v,則有:

設(shè)從PQ棒解除鎖定,到兩棒達到相同速度,這個過程中,兩棒共產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由能量守恒定律可得:

代入數(shù)據(jù)解得:Q=5J;

(3)棒以MN為研究對象,設(shè)某時刻棒中電流為i,在極短時間△t內(nèi),由動量定理得:-BiLt=mv

對式子兩邊求和有:

而△q=it

對式子兩邊求和,有:

聯(lián)立各式解得:BLq=mvm,

又對于電路有:

由法拉第電磁感應(yīng)定律得:

代入數(shù)據(jù)解得:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,BCDG是光滑絕緣的圓形軌道,位于豎直平面內(nèi),軌道半徑為R,下端與水平絕緣軌道在B點平滑連接,整個軌道處在水平向左的勻強電場中,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)置于水平軌道上,滑塊受到的電場力大小為mg,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度為g

1)若滑塊從水平軌道上距離Bs=3RA點由靜止釋放,求滑塊到達與圓心O等高的C點時,受到軌道的作用力大。

2)改變s的大小,使滑塊恰好始終沿軌道滑行,且從G點飛出,求滑塊在圓軌道上滑行過程中的最小速度大。

3)在(2)問中,求s的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】超導(dǎo)托卡馬克EAST)是我國自行研制的可控?zé)岷朔磻?yīng)實驗裝置.設(shè)該實驗反應(yīng)前氘核()的質(zhì)量為m1,氚核()的質(zhì)量為m2,反應(yīng)后氦核()的質(zhì)量為m3,中子()的質(zhì)量為m4,真空中光速為c.下列說法中不正確的是(

A.這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是

B.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4

C.核反應(yīng)放出的能量等于(m1+m2m3m4)c2

D.這種裝置與我國大亞灣核電站所使用核裝置的核反應(yīng)原理不相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】應(yīng)用如圖所示裝置驗證平行四邊形定則

(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中,下列哪些說法是正確的_____

A.將橡皮條拉伸相同長度即可

B.將橡皮條沿相同方向拉即可

C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度

D.將橡皮條和繩的結(jié)點O拉到相同位置

(2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論,其中對減小實驗誤差有益的說法是_____

A.兩細繩必須等長

B.彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

C.用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

D.拉橡皮條的細繩要長些,標(biāo)記同一細繩方向的兩點要遠些

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某村在較遠的地方建立了一座小型水電站,發(fā)電機的輸出功率為100 kW,輸出電壓為500 V,輸電導(dǎo)線的總電阻為10 Ω,導(dǎo)線上損耗的電功率為4 kW,該村的用電電壓是220 V.

(1)輸電電路如圖下所示,求升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比;

(2)如果該村某工廠用電功率為60 kW,則該村還可以裝“220 V 40 W”的電燈多少盞?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,兩根光滑固定導(dǎo)軌相距0.4m豎直放置,導(dǎo)軌電阻不計,在導(dǎo)軌末端PQ兩點用兩根等長的細導(dǎo)線懸掛金屬棒cd.棒cd的質(zhì)量為0.01kg,長為0.2 m,處于磁感應(yīng)強度為B0=0.5T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向里.相距0.2 m的水平虛線MNJK之間的區(qū)域內(nèi)存在著垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場,且磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.在t=0時刻,質(zhì)量為0.02kg、阻值為0.3Ω的金屬棒ab從虛線MN上方0.2m高度處,由靜止開放釋放,下落過程中保持水平,且與導(dǎo)軌接觸良好,結(jié)果棒abt1時刻從上邊界MN進入磁場,并在磁場中做勻速運動,在t2時刻從下邊界JK離開磁場,g取10 m/s2.求:

(1)在0~t1時間內(nèi),電路中感應(yīng)電動勢的大;

(2)在t1t2時間內(nèi),棒cd受到細導(dǎo)線的總拉力為多大;

(3)棒cd在0~t2時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平面上靜止放置一質(zhì)量為M的木箱,箱頂部和底部用細線分別拴住質(zhì)量均為m的小球A、B,兩球間有一根處于拉伸狀態(tài)的輕彈簧,使兩根細線均處于拉緊狀態(tài),如圖所示。現(xiàn)在突然剪斷下端的細線,則從剪斷細線開始到彈簧恢復(fù)原長以前的過程中。下列判斷正確的是( )

A.剛剪斷細線瞬間,壓力突然變小,以后箱對地面壓力逐漸增大

B.剛剪斷細線瞬間,壓力突然變大,以后箱對地面壓力逐漸減小

C.B球的加速度一直增大

D.B球的加速度先減小后增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了測量一待測電阻R的阻值,準(zhǔn)備了以下器材:

A.多用電表

B.電流表G1 0~100 mA,內(nèi)阻約5

C.電流表 G20~50 mA,內(nèi)阻 r2 = 10

D.滑動變阻器R10~5

E.滑動變阻器R20~1000

F.直流電源(3.0V,內(nèi)阻不計)

G.開關(guān)一個及導(dǎo)線若干

(1)用多用電表歐姆表“×1”擋粗測電阻時,其阻值如圖甲中指針?biāo),則Rx的阻值大約是___。

(2)滑動變阻器應(yīng)選_________ (填儀器前的序號)。

(3)請在圖乙中對應(yīng)的虛線框中完成實驗電路設(shè)計(要求∶滑動變阻器便于調(diào)節(jié),電表讀數(shù)不得低于量程的)。______

(4)實驗步驟:

①按圖乙所示電路圖連接電路,將變阻器滑動觸頭移至最____端(填“左”或“右”);

②閉合開關(guān)S,移動變阻器滑動觸頭至某一位置,記錄G1、G2表的讀數(shù)I1I2;

③多次移動變阻器滑動觸頭,記錄相應(yīng)的G1、G2表的讀數(shù)I1I2;

④以I2為縱坐標(biāo)。I1為橫坐標(biāo),作出相應(yīng)圖線如圖丙所示,則待測電阻Rx的阻值為_____ (保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)在兩個共點力的合成實驗中,某同學(xué)做作出如圖所示的圖,其中A為橡皮條上端的固定點,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,圖中___________是合力的理論值,需要進行比較的是F的大小和方向,通過本實驗,可以得出結(jié)論:___________

2)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打出的點進行計算。

1)以下實驗操作正確的________

A.平衡摩擦力時,應(yīng)將裝有砝碼的小盤用細繩通過定滑輪系在小車上

B.平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必須連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力

C.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力

D.實驗時,先放開小車,后接通電源

2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持質(zhì)量m一定,改變質(zhì)量M,測出相應(yīng)的加速度a并記錄每次實驗的數(shù)據(jù),若采用圖象法處理數(shù)據(jù),應(yīng)該做的圖象________

3)如圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的aF圖線,此甲同學(xué)需要采取的做法是:________

4)乙、丙同學(xué)用同一裝置采用控制變量法做實驗,畫出了各自得到的aF圖線,如圖(b)所示,其中________(填)同學(xué)實驗時使用的M比較大。

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