【題目】如下圖所示,質(zhì)量為M“U”形金屬導(dǎo)軌放置在傾角為30°的光滑斜面上,導(dǎo)軌間距為d,導(dǎo)軌間存在垂直斜面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌平放質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒,跨過滑輪的細(xì)繩一端懸掛質(zhì)量為m0的物塊,另一端通過平行于斜面的細(xì)繩連接導(dǎo)體棒,已知m0=3mM=4m,重力加速度為g,導(dǎo)體棒電阻為R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒之間的摩擦力不計(jì),運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒未滑出導(dǎo)軌,導(dǎo)軌與物塊均未落地。

1)若導(dǎo)軌固定,由靜止釋放導(dǎo)體棒,求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大速度的大。

2)若將導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒同時(shí)由靜止釋放,導(dǎo)軌沿斜面向下運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度v1時(shí),求導(dǎo)體棒的速度v2和加速度a2。

3)在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中選擇不同時(shí)刻釋放導(dǎo)軌,導(dǎo)軌可能由靜止沿斜面向下運(yùn)動(dòng),也可能由靜止沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。要保證任何時(shí)刻釋放導(dǎo)軌都能由靜止沿斜面向下運(yùn)動(dòng),求斜面傾角的取值范圍。

【答案】12-v1 3θ>37°

【解析】1)釋放導(dǎo)體棒后,導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),加速度為零時(shí),速度最大,設(shè)為

則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可以得到:

根據(jù)閉合電路歐姆定律:

安培力公式:

則速度最大時(shí)

解得

2)導(dǎo)軌向下速度最大時(shí),則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可以得到

根據(jù)閉合電路歐姆定律:

則:

對物塊根據(jù)牛頓第二定律:m0gT=m0a2

對導(dǎo)體棒根據(jù)牛頓第二定律:TFmgsinθ=ma2

對導(dǎo)軌F=Mgsinθ

解得: , ,

3)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)軌受到沿斜面向上的安培力。若導(dǎo)體棒速度最大時(shí),釋放導(dǎo)軌能向下運(yùn)動(dòng),則滿足要求。

此時(shí)m0g=F+mgsinθ

只需F <Mgsinθ

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】船在靜水中的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖甲所示,河水的流速與船離河岸的距離的變化關(guān)系如圖乙所示,則( )

A. 船渡河的最短時(shí)間60s

B. 要使船以最短時(shí)間渡河,船在行駛過程中,船頭必須始終與河岸垂直

C. 船在河水中航行的軌跡是一條直線

D. 船在河水中的最大速度是5m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,振源S在垂直x軸方向振動(dòng),并形成沿x軸正方向、負(fù)方向傳播的橫波,波的頻率50Hz,波速為20m/s,x軸有P、Q兩點(diǎn),SP=2.9m,SQ=2.7m,經(jīng)過足夠的時(shí)間以后,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)S正通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻,則( 。

A. 質(zhì)點(diǎn)PS之間有7個(gè)波峰

B. 質(zhì)點(diǎn)QS之間有7個(gè)波谷

C. 質(zhì)點(diǎn)P正處于波峰,質(zhì)點(diǎn)Q正處于波谷

D. 質(zhì)點(diǎn)P正處于波谷,質(zhì)點(diǎn)Q正處于波峰

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩個(gè)星球AB在引力作用下都繞O點(diǎn)做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng),星球AB兩者中心之間距離為R。己知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線,AB分別在O的兩側(cè)。引力常數(shù)為G.

(1)求兩星球質(zhì)量之和;

(2)在地月系統(tǒng)中,若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球AB,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為。但在近似處理問題時(shí),常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的,這樣算得的運(yùn)行周期記為。己知地球和月球的質(zhì)量分別為.兩者平方之比。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量分別為、的兩個(gè)物塊間用一輕彈簧連接,放在傾角為θ的粗糙斜劈上,物塊與斜劈間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,用平行于斜面、大小為F的拉力作用在上,使一起向上作勻加速度運(yùn)動(dòng),斜劈始終靜止在水平地面上,則

A. 彈簧的彈力為

B. 彈簧的彈力為

C. 地面對斜劈的摩擦力水平向左

D. 地面對斜劈的摩擦力水平向右

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】粗糙水平面上放置一端開口的圓柱形氣缸,氣缸內(nèi)長L=0.9m,內(nèi)橫截面積S=0.02m2,內(nèi)部一個(gè)厚度可以忽略的活塞在氣缸中封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與一個(gè)原長為l0=0.2m的彈簧相連,彈簧左端固定于粗糙的豎直墻上。當(dāng)溫度T0=300K時(shí),活塞剛好在氣缸開口處,彈簧處于原長。緩慢向左推動(dòng)氣缸,當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)位移x=0.2m時(shí),彈簧彈力大小為F=400N,停止推動(dòng),氣缸在摩擦力作用下靜止。已知大氣壓強(qiáng)為P0=1.0×105Pa,氣缸內(nèi)壁光滑。

)求彈簧的勁度系數(shù)k的大小;

此后,將溫度降低到T'時(shí),彈簧彈力大小仍為F=400N,氣缸一直未動(dòng),求T'。

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【題目】如圖所示,兩個(gè)星球AB在引力作用下都繞O點(diǎn)做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng),星球AB兩者中心之間距離為R。己知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線,AB分別在O的兩側(cè)。引力常數(shù)為G.

(1)求兩星球質(zhì)量之和;

(2)在地月系統(tǒng)中,若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球AB,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為。但在近似處理問題時(shí),常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的,這樣算得的運(yùn)行周期記為。己知地球和月球的質(zhì)量分別為.兩者平方之比。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電流表G1的量程為05mA,內(nèi)阻r=290Ω,把它改裝成如圖所示的一個(gè)多量程多用電表,電流、電壓和電阻的測量都各有兩個(gè)量程.當(dāng)開關(guān)S接到12位置時(shí)為電流檔,其中小量程為010mA,大量程為0100mA

(1)開關(guān)S接位置______時(shí)是電流擋的小量程,

(2)已知圖中的電源E′的電動(dòng)勢為9V,當(dāng)把開關(guān)S接到位置4,短接A、B進(jìn)行歐姆調(diào)零后,此歐姆擋內(nèi)阻為____,現(xiàn)用該擋測一未知電阻阻值,指針偏轉(zhuǎn)到電流表G1滿刻度的處,則該電阻的阻值為___

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一半徑為R的光滑半圓形細(xì)軌道,其圓心為O,豎直固定在地面上。軌道正上方離地高為h處固定一水平光滑長直細(xì)桿,桿與軌道在同一豎直平面內(nèi),桿上P點(diǎn)處固定一定滑輪,P點(diǎn)位于Q點(diǎn)整上方。A、B是質(zhì)量均為m的小環(huán),A套在桿上,B套在軌道上,一條不可伸長的輕繩通過定滑輪連接兩環(huán)。兩環(huán)均可看作質(zhì)點(diǎn),且不計(jì)滑輪大小與摩擦。現(xiàn)對A環(huán)施加一水平向右的力F,使B環(huán)從地面由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)。則

A若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過程中,F(xiàn)一直減小

B若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過程中,外力F所做的功等于B環(huán)機(jī)械能的增加量

CF為恒力,B環(huán)最終將靜止在D點(diǎn)

DF為恒力,B環(huán)被拉到與A環(huán)速度大小相等時(shí),

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