【題目】如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ＝30°的斜面上，其電阻不計(jì)，間距為0.4 m．導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界為MN，區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中的勻強(qiáng)磁場B的方向分別垂直斜面向下和垂直斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為0.5 T．將質(zhì)量為0.1 kg、電阻為0.1 Ω的導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上的區(qū)域Ⅰ中，ab剛好不下滑．再在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量為0.4 kg、電阻為0.1 Ω的光滑導(dǎo)體棒cd從導(dǎo)軌上由靜止開始下滑．cd棒始終處于區(qū)域Ⅱ中，兩棒與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好，g取10 m/s2.

(1) 求ab棒所受最大靜摩擦力，并判斷cd棒下滑時(shí)ab棒中電流的方向；

(2) ab棒剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd棒的速度大小v；

(3) 若從cd棒開始下滑到ab棒剛要向上滑動(dòng)的過程中，裝置中產(chǎn)生的總熱量為2.6 J，求此過程中cd棒下滑的距離x.

【答案】(1) 0.5 N 電流方向由a流向b (2) 5m/ s(3) 3.8 m

【解析】(1) ab剛好不下滑時(shí)，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力

有fmax＝m1gsinθ

則fmax＝0.5 N

由右手定則可知此時(shí)ab中電流方向由a流向b.

(2) 設(shè)ab剛好要上滑時(shí)，cd棒的感應(yīng)電動(dòng)勢為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有

E＝Blv

設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律有

I＝

設(shè)ab所受安培力為F安，有F安＝BIl

此時(shí)ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，

由平衡條件有F安＝m1gsinθ＋fmax

代入數(shù)據(jù)解得v＝5m/s.

(3) 設(shè)cd棒的運(yùn)動(dòng)過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒有

m2gxsinθ＝Q總＋m2v2

解得x＝3.8 m．

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】在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接了如圖(a)所示的實(shí)物電路圖。閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零；

①他借助多用電表檢查小燈泡。先斷開開關(guān)，把多用電表的選擇開關(guān)旋到“×1Ω”擋，再進(jìn)行_______調(diào)零；又將紅、黑表筆分別接觸①、②接線柱，多用電表的表盤指針恰好指在6Ω的刻度上，說明小燈泡正常。

②他將多用電表選擇開關(guān)旋于某直流電壓檔，將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱；閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)約等于電源電動(dòng)勢，說明②、③接線柱間的導(dǎo)線出現(xiàn)了______（選填“斷路”或“短路”）。

③故障排除后，為了使電流表的示數(shù)從零開始，要在_______接線柱間（選填“①、④”或“③、④”）再連接一根導(dǎo)線，并在閉合開關(guān)前把滑動(dòng)變阻器的滑片置于最_______端（選填“左”和“右”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼，通過其球心的一直線上各點(diǎn)的電勢分布如圖，r表示該直線上某點(diǎn)到球心的距離， 分別是該直線上A、B兩點(diǎn)離球心的距離，下列說法中正確的有( )

A. 該金屬球殼可能帶負(fù)電

B. A點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向由A指向B

C. A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度

D. 負(fù)電荷沿直線從A移到B的過程中，電場力做正功

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在處于M或N點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，虛線AB是一個(gè)電子只在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡．設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB.則下列說法正確的是(　　)

A. 電子一定由A向B運(yùn)動(dòng)

B. 點(diǎn)B處的電勢可能高于點(diǎn)A處的電勢

C. 無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有aA<aB

D. 無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有EpA<EpB

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁場垂直于霍爾元件的工作面向上，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面間會(huì)產(chǎn)生電勢差，下列說法中正確的是

A. 電勢差的大小僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)

B. 若霍爾元件的載流子是正電荷，則電勢φC<φD

C. 僅增大電流I時(shí)，電勢差變大

D. 在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持水平

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】每年夏季，我國多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象。日暈是當(dāng)日光通過卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的。圖甲所示為一束太陽光射到六角形冰晶時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是

A. 在冰晶中，b光的傳播速度小

B. 通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距大

C. 從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角小

D. 照射同一光電管時(shí)，a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在電磁學(xué)發(fā)展過程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)，下列說法符合史實(shí)的是：

A. 安培發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，總結(jié)出直線電流、圓環(huán)電流和通電螺線管的磁場方向與電流方向之間的關(guān)系

B. 庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律，并測出靜電引力常量為k=9×109N·m/C

C. 法拉第經(jīng)過十余年的研究，總結(jié)出電磁感應(yīng)規(guī)律可以用公式會(huì)來表示

D. 法拉第提出了場的概念，認(rèn)為電、磁作用都是通過場來傳遞的

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，線圈abcd的面積是0.02m，共100匝，線圈電阻為r=12Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T，線圈以300r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。將甲圖中線圈的兩端分別與乙圖最左端的接線柱相連(圖中未連接)，向右邊的電路進(jìn)行供電。變壓器為理想變壓器，電流表和電壓表均為理想交流電表， 為最大值=8Ω的滑動(dòng)變阻器， 為3Ω的定值電阻，S為單刀雙擲開關(guān)。求：

(1)若從線圈從圖示位置開始記時(shí)，寫出線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式?

(2)當(dāng)S與a相連時(shí)，上下移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭， 所消耗的最大功率為多少?

(3)當(dāng)S與b相連時(shí)，為使所消耗的功率最大，理想變壓器的匝數(shù)比?

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示在邊長為L的等邊三角形OAB區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。在紙面內(nèi)從O點(diǎn)向磁場區(qū)域AOB各個(gè)方向瞬時(shí)射入質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，所有粒子的速率均為v, 已知沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點(diǎn)C射出，不計(jì)粒子之間的相互作用和重力的影響，已知sin35°≈0.577， 。求：

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間；

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