【題目】如圖,兩條平行的光滑金屬軌道MN、PQ與水平面成θ角固定,軌距為d。P、M間接有阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上,其有效阻值為R?臻g存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上,F(xiàn)從靜止釋放ab。若軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),重力加速度為g。求:

(1)ab運(yùn)動(dòng)的最大速度vm;

(2)當(dāng)ab具有最大速度時(shí),ab消耗的電功率P;

(3)為使ab向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在ab中點(diǎn)施加一個(gè)平行于軌道且垂直于ab的力F, 推導(dǎo)F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式,并分析F的變化與a的關(guān)系。

【答案】(1);(2) ;(3)

a.當(dāng)agsinθ時(shí),F方向先沿斜面向上,大小由mgsinθ-ma開(kāi)始減小到零,隨后F方向沿斜面向下,大小從零開(kāi)始增大。

b. 當(dāng)a=gsinθ時(shí),F方向沿斜面向下,大小從零開(kāi)始增大;

c.當(dāng)agsinθ時(shí),F方向沿斜面向下,大小從ma-mgsinθ開(kāi)始增大。

【解析】1ab具有最大速度時(shí),處于平衡狀態(tài),受力分析如圖;

由平衡條件: mgsinθ=FA

FA=BId

由閉合電路歐姆定律:

得:

2)由電功率公式:P=I2R

得:

3ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)F沿斜面向下,受力分析如圖:

由牛頓運(yùn)動(dòng)定律: F+mgsinθ-FA=ma

FA=BId

V=at

得:

可見(jiàn):F的大小隨時(shí)間t呈線性變化

a.當(dāng)agsinθ時(shí),F方向先沿斜面向上,大小由mgsinθ-ma開(kāi)始減小到零,隨后F方向沿斜面向下,大小從零開(kāi)始增大。

b. 當(dāng)a=gsinθ時(shí),F方向沿斜面向下,大小從零開(kāi)始增大;

c.當(dāng)agsinθ時(shí),F方向沿斜面向下,大小從ma-mgsinθ開(kāi)始增大

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】如圖所示,一質(zhì)量M=2.0kg的長(zhǎng)木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一個(gè)質(zhì)量m=1.0kg的小物塊A。給AB以大小均為3.0m/s、方向相反的初速度,使A開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng),B開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),A始終沒(méi)有滑離B板。下列說(shuō)法正確的是( )

A. A,B共速時(shí)的速度大小為1m/s

B. 在小物塊A做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi),木板B速度大小可能是2m/s

C. A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A,B共速的過(guò)程中,木板B對(duì)小物塊A的水平?jīng)_量大小為2N·s

D. A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A,B共速的過(guò)程中,小物塊A對(duì)木板B的水平?jīng)_量方向向左

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,R1、R2為定值電阻,R0為滑動(dòng)變阻器。閉合開(kāi)關(guān)后,把滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng),以下說(shuō)法正確的是(

A. 電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大

B. 電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變小

C. R1消耗的電功率變小

D. R2消耗的電功率變大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌,其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定。若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛的速度為v,則下列說(shuō)法中正確的是

①當(dāng)火車以v的速度通過(guò)此彎路時(shí),火車所受重力與軌道面支持力的合力提供向心力

②當(dāng)火車以v的速度通過(guò)此彎路時(shí),火車所受重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提供向心力

③當(dāng)火車速度大于v時(shí),輪緣擠壓外軌

④當(dāng)火車速度小于v時(shí),輪緣擠壓外軌

A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),則正確的是(  )

A. 電壓表和電流表的示數(shù)都增大

B. L2變暗,電流表的示數(shù)增大

C. L1變亮,電壓表的示數(shù)減小

D. L2變亮,電容器的帶電量增加

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為2mmAB兩物體用不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪相連,開(kāi)始兩物體處于同一高度,繩處于繃緊狀態(tài),輕繩足夠長(zhǎng),不計(jì)一切摩擦現(xiàn)將兩物體由靜止釋放,在A落地之前的運(yùn)動(dòng)中,下列說(shuō)法中正確的是

A. A物體的加速度為

B. A、B組成系統(tǒng)的重力勢(shì)能增大

C. 下落t秒時(shí) B所受拉力的瞬時(shí)功率為

D. 下落t秒時(shí),A的機(jī)械能減少了

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直面內(nèi)有一半徑為的圓環(huán),可繞直徑AB所在的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),半徑OC水平;質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))套在圓環(huán)上,同時(shí)有一原長(zhǎng)為的輕彈簧一端系于球上,另一端系于B點(diǎn)。若圓環(huán)以角速度ω 勻速轉(zhuǎn)動(dòng),小球恰好穩(wěn)定在圓環(huán)上的C點(diǎn),不計(jì)一切摩擦,重力加速度大小為g,則(  )

A. 彈簧的勁度系數(shù)為

B. 彈簧的勁度系數(shù)為

C. 圓環(huán)受到小球的彈力大小為

D. 圓環(huán)受到小球的彈力大小為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】登上火星是人類的夢(mèng)想,嫦娥之父歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露:中國(guó)計(jì)劃于2020年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表,火星和地球相比

行星

半徑/m

質(zhì)量/kg

軌道半徑/m

地球

6.4×106

6.0×1024

1.5×1011

火星

3.4×106

6.4×1023

2.3×1011

A. 火星的公轉(zhuǎn)周期較小 B. 火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小

C. 火星表面的重力加速度較大 D. 火星的第一宇宙速度較大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】為了既能測(cè)出電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,同時(shí)又能測(cè)出待測(cè)元件的厚度d,興趣小組用下列器材組裝成一個(gè)電路:

A.電壓表V1(量程1.5V、內(nèi)阻很大)

B.電壓表V2(量程1.5V、內(nèi)阻很大)

C.電流表A(量程0.6A、內(nèi)阻很小)

D.滑動(dòng)變阻器R0(最大阻值20Ω、額定電流1A)

E.待測(cè)元件R(用電阻符號(hào)表示,電阻率ρ=3.5×105Ω·m)

F.電池組(電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r)

G.開(kāi)關(guān)一只,導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)時(shí),把待測(cè)元件(形狀和接入電路的電流方向如圖乙所示)接入電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖甲的虛線方框中補(bǔ)充完整________________;

(2)每一次操作后,同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù),組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn),標(biāo)到U-I坐標(biāo)中,經(jīng)過(guò)多次測(cè)量,最后描繪出兩條圖線,部分圖像如圖丙所示,則電池組的電動(dòng)勢(shì)E=___________V,內(nèi)阻r=___________Ω。

(3)該待測(cè)元件的厚度d=___________m;若把元件替換為長(zhǎng)和寬均為L/2,厚度仍為d的新元件,接入電路的電流方向不變,則新元件在電路中的消耗最大電功率為___________W。

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