14.如圖所示,兩條固定的光滑的平行金屬導(dǎo)軌ef和gh相距L,電阻忽略不計(jì),兩導(dǎo)軌在同一水平面上,導(dǎo)軌上放有兩根和導(dǎo)軌垂直的細(xì)金屬桿ab和cd,處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,桿cd系細(xì)繩,繩跨過(guò)定滑輪與重物相連,重物放在地面上.已知B=1T,L=0.50m,重物質(zhì)量m=2kg,桿ab和cd的總電阻R=0.1Ω.現(xiàn)使桿ab向左平動(dòng),求:
(1)求桿ab的速度增大到何值時(shí),桿cd剛能把重物提起?此時(shí)拉動(dòng)ab桿的外力的功率是多大?
(2)如果使m以1m/s的速度勻速上升,那么ab桿的速度為多大?此時(shí)外力拉動(dòng)ab桿做功的功率又為多大?(g取10m/s2

分析 (1)由受力分析知?jiǎng)偤脛?dòng)時(shí)安培力等于物體的重力,再由閉合電路的歐姆定律即E=BLV可以解得ab桿的速度v;由F=BIL求出安培力,再結(jié)合受力分析求出拉力,由P=Fv即可求出功率;
(2)由m勻速上升可以知mg=BI1L,再由閉合電路的歐姆定律即E=BLV可以解得ab桿的速度v1;由P=FV可以求得外力的功率.

解答 解:(1)設(shè)cd剛好能把重物提起時(shí),電路中的電流為I,此時(shí)ab桿的運(yùn)動(dòng)速度為v,則有:
BIL=mg…①
$I=\frac{E}{R}=\frac{BLv}{R}$…②
聯(lián)立①②,代入數(shù)據(jù)解得:$v=\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}=\frac{2×10×0.1}{{1}^{2}×0.{5}^{2}}=8m/s$
桿ab受到的安培力的方向與拉力的方向大小相等,方向相反,所以拉力是;
F=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}=\frac{{1}^{2}×0.{5}^{2}×8}{0.1}=20$N
拉力的功率:P=Fv=20×8=160 W
(2)設(shè)m的速度為v0,即v0=1m/s,設(shè)此時(shí)電路的電流為I1,桿ab的速度為v1,則有:
BI1L=mg…③
${I_1}=\frac{E_1}{R}=\frac{{BL({{v_1}-{v_0}})}}{R}$…④
聯(lián)立③④代入數(shù)據(jù)解得:
${v}_{1}={v}_{0}+\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}=1+\frac{2×10×0.1}{{1}^{2}×0.{5}^{2}}=9$m/s
此時(shí)外力的功率為:
P=Fv1=20×9=180W
答:(1)桿ab的速度增大到8m/s時(shí),桿cd剛能把重物提起;此時(shí)拉動(dòng)ab桿的外力的功率是160W;
(2)如果m以1m/s的速度勻速上升,那么桿ab的速度為9m/s,此時(shí)外力拉動(dòng)桿做功的功率為180W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合,要求學(xué)生會(huì)根據(jù)受力分析和電磁感應(yīng)定律以及歐姆定律解題,綜合性強(qiáng)些,解答的過(guò)程要理清頭緒.

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:多選題

17.一輛電瓶車(chē),質(zhì)量為500kg,由內(nèi)阻不計(jì)的蓄電池組向直流電動(dòng)機(jī)提供24V的電壓,當(dāng)電瓶車(chē)在水平地面上以0.8m/s的速度勻速行駛時(shí),通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為5A,設(shè)車(chē)所受的阻力是車(chē)重的0.02倍(g=10m/s2),則此電動(dòng)機(jī)的熱功率和內(nèi)阻分別是(  )
A.120WB.40WC.1.6ΩD.0.4Ω

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

18.如圖,一實(shí)心小球與一金屬圓環(huán)用一輕質(zhì)細(xì)線相連,金屬圓環(huán)套在一傾斜固定的金屬桿上,當(dāng)金屬圓環(huán)和實(shí)心小球保持相對(duì)靜止一起沿著金屬桿運(yùn)動(dòng)時(shí),他們間的細(xì)線與金屬桿之間的關(guān)系可能會(huì)出現(xiàn)如下幾種情況,忽略空氣阻力,則關(guān)于它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及桿的粗糙程度分析正確的是(  )
A.甲狀態(tài),表示金屬圓環(huán)和實(shí)心小球一起沿桿勻速下滑,金屬桿可能是粗糙的
B.乙狀態(tài),表示表示金屬圓環(huán)和實(shí)心小球可能一起沿桿加速下滑,金屬桿可能是光滑的
C.丙狀態(tài),表示金屬圓環(huán)和實(shí)心小球可能一起沿桿加速上滑,金屬桿一定是粗糙的
D.丁狀態(tài),表示金屬圓環(huán)和實(shí)心小球可能一起沿桿減速上滑,金屬桿一定是粗糙的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

2.如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef水平放置,在其左端連接傾角為θ=37°的光滑金屬導(dǎo)軌ge、hc,導(dǎo)軌間距均為L(zhǎng)=1m,在水平導(dǎo)軌和傾斜導(dǎo)軌上,各放一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好.金屬桿a、b質(zhì)量均為m=0.1kg,電阻Ra=2Ω、Rb=3Ω,其余電阻不計(jì).在水平導(dǎo)軌和斜面導(dǎo)軌區(qū)域分別有豎直向上和豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2,且B1=B2=0.5T.已知從t=0時(shí)刻起,桿a在外力F1作用下由靜止開(kāi)始以4m/s2的加速度水平向右勻加速運(yùn)動(dòng),桿b在水平向右的外力F2作用下始終保持靜止?fàn)顟B(tài).(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10m/s2
(1)求外力F2的大小隨時(shí)間t變化的函數(shù)表達(dá)式;
(2)從t=0時(shí)刻起,求1s內(nèi)通過(guò)桿b的電荷量;
(3)若t=0時(shí)刻起,2s內(nèi)作用在桿a上的外力F1做功W1=13.2J,則這段時(shí)間內(nèi)桿b上產(chǎn)生的熱量為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

9.如圖,A、B兩點(diǎn)各放一電荷量均為Q的等量異種電荷,有一豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿在兩電荷連線的垂直平分線上,a、b、c是桿上的三點(diǎn),且ab=bc=l,b、c關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱.質(zhì)量為m、帶正電荷q的小環(huán)套在細(xì)桿上,自a點(diǎn)由靜止釋放,則小環(huán)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),小環(huán)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)和c點(diǎn)時(shí)速度之比為$1:\sqrt{2}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

19.同一水平面上的兩根正對(duì)平行金屬直軌道MN,M′N(xiāo)′,如圖所示放置,兩軌道之間的距離l=0.5m,兩軌道之間距離l=0.5m.軌道的MN′端之間接一阻值R=0.4Ω的定值電阻,軌道的電阻可忽略不計(jì),MN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP,N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為R0=0.5m,水平直軌道MR,M′R′段粗糙,RN,R′N(xiāo)′段光滑,且RNN′R′區(qū)域恰好處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度R=0.64T,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=1m,且其右邊界與NN′重合,現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.2kg,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)左邊界S=0.2kg,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)左邊界S=2m處,在與桿垂直的水平恒力F=2N作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體桿ab與粗糙導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道始終垂直且接觸良好,取g=10m/s2
(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小法方向.
(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量
(3)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

6.有一列橫波向x軸正方向傳播,波速為5m/s.某時(shí)刻的波形圖如圖所示,由此可以判斷:質(zhì)點(diǎn)p振動(dòng)的周期為0.8s.此后的0.4s內(nèi),p通過(guò)的路程為10cm.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.如圖所示,Q1和Q2是兩個(gè)電荷量大小相等的點(diǎn)電荷,MN是兩電荷的連線,HG是兩電荷連線的中垂線,O是垂足,下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.若兩電荷是異種電荷,則OM的中點(diǎn)與ON的中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等
B.若兩電荷是異種電荷,則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,與MN上各點(diǎn)相比是最小的,而與HG上各點(diǎn)相比是最大的
C.若兩電荷是同種電荷,則OM中點(diǎn)與ON中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同
D.若兩電荷是同種電荷,則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,與MN上各點(diǎn)相比是最小的,與HG上各點(diǎn)相比是最大的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

4.如圖甲為多用電表的示意圖,現(xiàn)用它測(cè)量一個(gè)阻值約為200Ω的電阻Rx,請(qǐng)用圖中所示旋鈕名稱填空并完善測(cè)量步驟.

①調(diào)節(jié)指針定位螺絲,使電表指針停在電流的“0”刻線(填“電阻”或“電流”).
②將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω”擋的×10位置.(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)
③將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔,并將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻線(填“電阻”或“電流”).
④將紅、黑表筆分別與待測(cè)電阻兩端相接觸,若電表讀數(shù)如圖乙所示,該電阻的阻值為190Ω.
⑤測(cè)量完畢,將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF或交流電壓最高檔位置.
現(xiàn)有下列器材,試選擇合適的器材及適當(dāng)?shù)碾娐罚^精確地測(cè)定該電阻的阻值.
A.電流表,量程0~500μA,內(nèi)阻約50Ω
B.電流表,量程0~10mA,內(nèi)阻約5Ω
C.電壓表,量程0~3V,內(nèi)阻約2kΩ
D.電壓表,量程0~15V,內(nèi)阻約10kΩ
E.干電池1節(jié),電動(dòng)勢(shì)為1.5V
F.滑動(dòng)變阻器,0~20Ω,0.5A
G.電鍵一只,導(dǎo)線若干
①電流表應(yīng)該選擇,電壓表應(yīng)該選擇(填字母代號(hào));
②請(qǐng)?jiān)谙铝袑?shí)驗(yàn)電路圖中選擇合適的電路圖.

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