【題目】如圖a所示,超級(jí)高鐵是一種以真空管道運(yùn)輸為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具,它具有超高速、低能耗、無噪聲、零污染等特點(diǎn)。如圖b所示,已知管道中固定著兩根平行金屬導(dǎo)軌MNPQ兩導(dǎo)軌的間距為,運(yùn)輸車的質(zhì)量為m,橫截面是半徑為r的圓。運(yùn)輸車上固定著間距為D、與導(dǎo)軌垂直的兩根導(dǎo)體12,每根導(dǎo)體棒的電阻為R,每段長度為D的導(dǎo)軌的電阻也為R。其他電阻忽略不計(jì),重力加速度為g。

(1)如圖c所示,當(dāng)管道中的導(dǎo)軌平面與水平面成角時(shí),運(yùn)輸車恰好能無動(dòng)力地勻速下滑。求運(yùn)輸車與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;

(2)在水平導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不考慮摩擦及空氣阻力。

①當(dāng)運(yùn)輸車由靜止離站時(shí),在導(dǎo)體棒2后間距為D處接通固定在導(dǎo)軌上電動(dòng)勢為E的直流電源,此時(shí)導(dǎo)體棒1、2均處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中,如圖d所示。求剛接通電源時(shí)運(yùn)輸車的加速度的大小;(電源內(nèi)阻不計(jì),不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象)

②當(dāng)運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),管道內(nèi)依次分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,寬度為D的勻強(qiáng)磁場,且相鄰的勻強(qiáng)磁場的方向相反。求運(yùn)輸車以速度v0從如圖e通過距離D后的速度v

【答案】(1) ;(2);②

【解析】

(1) 設(shè)軌道對運(yùn)輸車的支持力為N1、N2,在垂直斜面方向上,受力分析如圖所示

則可知

在沿斜面方向上,對運(yùn)輸車進(jìn)行受力分析可知

代入數(shù)據(jù),整理得

(2)①運(yùn)輸車離站時(shí),電路圖如圖所示

根據(jù)電阻的串關(guān)聯(lián)關(guān)系,回路總電阻

總電流

12兩導(dǎo)體棒受安培力方向相同,受到的合力

根據(jù)牛頓第二定律

聯(lián)立可得,加速度大小

②運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),電路如圖所示

當(dāng)車速為v時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

每個(gè)導(dǎo)體棒所受的安培力

代入數(shù)據(jù),運(yùn)輸車所受的合力

選取一小段時(shí)間t,運(yùn)輸車速度的變化量為v,由動(dòng)量定律

由于

上式變?yōu)?/span>

兩邊求和

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】某同學(xué)利用“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)器材測量滑塊和長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。如圖所示,帶滑輪的長木板水平放置,力傳感器固定在墻上,輕繩分別跨過固定在滑塊和長木板末端的滑輪,與力傳感器和沙桶連接。在沙桶重力作用下滑塊沿長木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng),滑塊右側(cè)紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列點(diǎn)跡,細(xì)繩拉力可由傳感器直接讀出。若輕繩與長木板平行,且不計(jì)輕繩與各滑輪之間的摩擦,試完成下列問題:

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是__________

A.將長木板右端墊高以平衡摩擦力

B.使沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量

C.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接交流電源

D.用天平測沙和沙桶的總質(zhì)量

(2)實(shí)驗(yàn)獲得的紙帶如下圖所示,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為f,則滑塊加速度的表達(dá)式為_______________;

(3)若力傳感器示數(shù)為F,滑塊的質(zhì)量為m,重力加速度為g,用a表示滑塊的加速度,則滑塊與桌面之間的摩擦因數(shù)表達(dá)式為____________________;

(4)s1=1.60cms2=2.09cm,s3=2.60cms4=3.12cm,s5=3.60cms6=4.08cm,f=50HzF=0.14N,m=0.1kg,g=9.8m/s2,則摩擦因數(shù)大小為__________。(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】如圖甲所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器C和電阻R,導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好,整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?/span>MN始終保持靜止,則0~t2時(shí)間內(nèi)( 。

A.MN所受安培力的大小始終沒變B.t1t2時(shí)刻電容器C的帶電量相等

C.電容器Ca板先帶正電后帶負(fù)電D.MN所受安培力的方向始終向右

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某中學(xué)的物體興趣實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律。將一氣墊導(dǎo)軌傾斜地固定在水平桌面上,導(dǎo)軌的傾角為,在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一光滑的定滑輪,在靠近滑輪的B處固定一光電門,將質(zhì)量為m的小球通過一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線與一帶有遮光板的總質(zhì)量為M的滑塊相連接。現(xiàn)將帶有遮光板的滑塊由氣墊導(dǎo)軌的A處由靜止釋放,通過計(jì)算機(jī)測出遮光板的擋光時(shí)間為t,用游標(biāo)卡尺測出遮光板的寬度為b,用刻度尺測出A、B之間的距離為d。假設(shè)滑塊在B處的瞬時(shí)速度等于擋光時(shí)間t內(nèi)的平均速度。由以上的敘述回答下列問題:

①若游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖乙所示,則遮光板的寬度為______________mm;

②滑塊到達(dá)光電門B處的瞬時(shí)速度________________;(用字母表示)

③如果該小組的同學(xué)測得氣墊導(dǎo)軌的傾角,在滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,系統(tǒng)動(dòng)能增加量______________,系統(tǒng)重力勢能減少量____________,若在誤差允許的范圍內(nèi),則滑塊與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。重力加速度用g表示;(以上結(jié)果均用字母表示)

④在驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律后,該小組的同學(xué)多次改變A、B間的距離d,并作出了圖象,如圖丙所示,如果,則_______________m/s2;

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示,小車板面上有一質(zhì)量為m=8 kg的物塊被一根水平方向上拉伸了的彈簧拉住靜止在小車上,這時(shí)彈簧的彈力為6 N.現(xiàn)沿水平向左的方向?qū)π≤囀┘幼饔昧?/span>,使小車運(yùn)動(dòng)的加速度由零逐漸增大到1 m/s2,此后以1 m/s2的加速度向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng).在此過程中 (  )

A. 物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過程中不受摩擦力作用

B. 物塊受到的摩擦力先減小后增大,最后保持不變

C. 某時(shí)刻物塊受到的摩擦力為零

D. 某時(shí)刻彈簧對物塊的作用力為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、BC、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象,下述說法中正確的是(  )

A.放在A位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多

B.放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些

C.放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光

D.放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上,彈簧一直保持豎直,空氣阻力不計(jì),那么小球從接觸彈簧開始到將彈簧壓縮到最短的過程中,下列說法中正確的是(  )

A.小球動(dòng)能一直減小B.小球的機(jī)械能守恒

C.克服彈力做功大于重力做功D.最大彈性勢能等于小球減少的動(dòng)能

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】汽車B在平直公路上行駛,發(fā)現(xiàn)前方沿同方向行駛的汽車A速度較小,為了避免相撞,距A15 mB車制動(dòng),此后它們的vt圖象如圖所示,則(  )

A.B的加速度大小為3.75 m/s2

B.A、Bt4 s時(shí)的速度相同

C.AB04 s內(nèi)的位移相同

D.A、B兩車會(huì)相撞

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一絕緣的光滑軌道,一個(gè)帶負(fù)電的小球從斜軌上的A點(diǎn)由靜止釋放,沿軌道滑下,已知小球的質(zhì)量為m,電荷量為-q,勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E,斜軌道的傾角為α,圓軌道半徑為R,小球的重力大于所受的電場力。

(1)求小球沿軌道滑下的加速度的大小;

(2)若使小球通過圓軌道頂端的B點(diǎn),求A點(diǎn)距水平地面的高度h1至少為多大;

(3)若小球從斜軌道h2=5R處由靜止釋放。假設(shè)其能通過B點(diǎn)。求在此過程中小球機(jī)械能的改變量。

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