半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r，質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓導軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示，整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，方向豎直向下，在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻（圖中未畫出）。直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導軌保持良好接觸。設(shè)導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導體棒和導軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為。求

（1）通過電阻的感應電流的方向和大�。�

（2）外力的功率。


【答案】（1）C端流向D端    （2）

【解析】（1）在Δt時間內(nèi)，導體棒掃過的面積為：            ①

        根據(jù)法拉第電磁感應定律，導體棒產(chǎn)生的感應電動勢大小為：       ②

        根據(jù)右手定則，感應電流的方向是從B端流向A端，因此流過導體又的電流方向是從C端流向D端；由歐姆定律流過導體又的電流滿足：                            ③

        聯(lián)立①②③可得：                                            ④

      （2）在豎直方向有：                                         ⑤

        式中，由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)外圓導軌對導體棒的正壓力相等，其值為FN，兩導軌對運動的導體棒的滑動摩擦力均為：                                           ⑥

      在Δt時間內(nèi)，導體棒在內(nèi)外圓導軌上掃過的弧長分別為：             ⑦

                                                                    ⑧

克服摩擦力做的總功為：                                    ⑨

在Δt時間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為：                        

根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，外力在Δt時間內(nèi)做的功為            

外力的功率為：                                                  

由④至式可得：                            


練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：


 質(zhì)量為m的汽車在平直公路上行駛，阻力f保持不變。當汽車的速度為v、加速度為a時，發(fā)動機的實際功率為

A. fv            B. （ma+f）V           C. mav         D. （ma－f）v

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科目：高中物理 來源： 題型：


某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌面上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量研究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實驗裝置如圖所示。

①若要完成該實驗，必須的實驗器材還有哪些                                       。

②實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個            （填字母代號）

A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動

B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰

C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動

D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力

③平衡摩擦后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)太少，難以選到合適的點計算小車的速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一各解決方法：                                              。 

④他將鉤碼重力做的功當做細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些，這一情況可能是下列哪些原因造成的              （填字母代號）。

A．在接通電源的同時釋放了小車

B．小車釋放時離打點計時器太近

C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉

D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖25 所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L.兩板間存在兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN為理想分界面，Ⅰ區(qū)的磁感應強度為B0，方向垂直紙面向外. A1、A2上各有位置正對的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L.質(zhì)量為m、電量為+q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強電場有靜止加速后，沿水平方向從S1進入Ⅰ區(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點，再進入Ⅱ區(qū)，P點與A1板的距離是L的k倍，不計重力，碰到擋板的粒子不予考慮.

(1)若k=1，求勻強電場的電場強度E；

(2)若2<k<3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場中的速度大小v與k的關(guān)系式和Ⅱ區(qū)的磁感應強度B與k的關(guān)系式.

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中，永磁鐵提供勻強磁場，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當這些粒子從上部垂直進入磁場時，下列說法正確的是

Ａ．電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同

Ｂ．電子與正電子在磁場中運動軌跡的半徑一定相同

Ｃ．僅依據(jù)粒子運動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子

Ｄ．粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越小

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是 。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分）

A．密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值

B．貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核

C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出釙（Po）和鐳（Ra）兩種新元素

D．盧瑟福通過α粒子散射實驗證實了原子核內(nèi)部存在質(zhì)子

E．湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動。質(zhì)量不同、形狀相同的兩物塊分別置于兩彈簧上端�，F(xiàn)用外力作用在物塊上，使兩彈簧具有相同的壓縮量，若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出并離開彈簧，則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過程，兩物塊

A. 最大速度相同        B. 最大加速度相同

C.上升的最大高度不同   D. 重力勢能的變化量不同

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a位置，當一重球放在彈簧上端靜止時，彈簧上端被壓縮到b位置�，F(xiàn)將重球（視為質(zhì)點）從高于a位置的c位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d.以下關(guān)于重球運動過程的正確說法應是：
A．重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中，重球做減速運動
B．重球下落至a處獲得最大速度
C．重球下落至d處獲得最大加速度
D．由a至d過程中重球克服彈簧彈力做的功大于小球由c下落至d處時重力勢能減少量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


提高物體(例如汽車)運動速率的有效途徑是增大發(fā)動機的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)阻力與物體運動速率的平方成正比，即Ff＝kv2，k是阻力因數(shù))．當發(fā)動機的額定功率為P0時，物體運動的最大速率為vm，如果要使物體運動的速率增大到2vm，則下列辦法可行的是

A．阻力因數(shù)不變，使發(fā)動機額定功率增大到2P0

B．發(fā)動機額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到

C．阻力因數(shù)不變，使發(fā)動機額定功率增大到8P0

D．發(fā)動機額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到

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