【題目】如圖甲所示兩光滑導(dǎo)軌由水平、傾斜兩部分平滑連接,相互平行放置兩導(dǎo)軌相距L=1m,傾斜導(dǎo)軌與水平面成θ=30°角.傾斜導(dǎo)軌所處的某一矩形區(qū)域BBCC內(nèi)有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=1T,BC間距離為L1=2m.傾斜導(dǎo)軌上端通過單刀雙擲開關(guān)S連接R=0.8Ω的電阻和電容C=1F的未充電的電容器,F(xiàn)將開關(guān)s擲向1,接通電阻R,然后從傾斜導(dǎo)軌上離水平面高h=1.45m處垂直于導(dǎo)軌靜止釋放金屬棒ab,金屬棒的質(zhì)量m=0.4kg、電阻r=0.2Ω,金屬棒下滑時(shí)與導(dǎo)軌保持良好接觸,在到達(dá)斜面底端CC前已做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒由傾斜導(dǎo)軌滑向水平導(dǎo)軌時(shí)無機(jī)械能損失,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).當(dāng)金屬棒經(jīng)過CC時(shí),開關(guān)S擲向2,接通電容器C,同時(shí)矩形區(qū)域BBCC的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間變化如圖乙所示.水平導(dǎo)軌所處某一矩形區(qū)域的CCDD內(nèi)無磁場(chǎng),C、D間距離為L2=8m.DD'右側(cè)的水平軌道足夠長(zhǎng)且兩水平軌道內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=2T.g=10m/s2,求:

1)金屬棒剛進(jìn)入矩形磁場(chǎng)區(qū)域BBCC時(shí)兩端的電壓;

2)金屬棒通過矩形磁場(chǎng)區(qū)域BB'CC的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量;

3)若金屬棒在矩形區(qū)域CCDD內(nèi)運(yùn)動(dòng),到達(dá)DD前電流為零。則金屬棒進(jìn)入DD右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后電容器最終所帶的電荷量.

【答案】12.4V24J3C

【解析】

1)對(duì)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)前的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得:mgh-L1sin30°=

可得:v1=3m/s

剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E1=B1Lv1=1×1×3=3V

根據(jù)分壓關(guān)系可得路端電壓:U==V=2.4V

2)金屬棒在到達(dá)斜面底端CC前已做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件得mgsin30°=F

又安培力F =B1IL=B1L=

聯(lián)立解得v2=2m/s

金屬棒從靜止到通過矩形磁場(chǎng)區(qū)域BB'CC的過程中,根據(jù)能量守恒定律得:mgh=Q+

電阻R產(chǎn)生的熱量QR=Q

解得QR=4J

3B1隨時(shí)間變化4s內(nèi),電容器板間電壓UC1=LL1

可得,UC1=0.5V

金屬棒在無磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)勻速時(shí)間t===4s

金屬棒進(jìn)磁場(chǎng)B2時(shí)B2剛好不變。電容器繼續(xù)充電,當(dāng)電容器充電穩(wěn)定時(shí),UC2=B2Lv2

此過程中電容器△Q=CUC2-CUC1

設(shè)此過程中的平均電流為,時(shí)間為t,根據(jù)動(dòng)量定理有:

-B2Lt=mv3-mv2

其中t=Q

解得v3=m/s

最終電容器所帶的電荷量:Q=CUC2=C

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如下圖所示的時(shí)間軸,下列關(guān)于時(shí)刻和時(shí)間的說法中正確的是( )

A. 表示時(shí)刻,稱為第2s末或第3s,也可以稱為2s內(nèi)

B. 表示時(shí)間,稱為第3s內(nèi)

C. 表示時(shí)間,稱為最初2s內(nèi)或第3s內(nèi)

D. 表示時(shí)間,稱為第內(nèi)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,觀察旗桿上的國(guó)旗,在東風(fēng)吹拂下不斷飄動(dòng)著,再看甲、乙兩火炬手手中的火炬如圖,則甲、乙兩火炬手相對(duì)靜止的旗桿的運(yùn)動(dòng)情況,下列說法正確的是(  )

A. 甲、乙兩火炬手一定都在向東運(yùn)動(dòng)

B. 甲、乙兩火炬手一定都在向西運(yùn)動(dòng)

C. 甲火炬手一定向東運(yùn)動(dòng),乙火炬手一定向西運(yùn)動(dòng)

D. 甲火炬手可能停止了運(yùn)動(dòng),乙火炬手一定向西運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小明同學(xué)用如圖1所示的裝置做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)。他在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端安裝了一個(gè)彈射裝置滑塊甲被彈射裝置鎖定。若打開控制開關(guān),滑塊甲可被彈射裝置向右彈出。他還在滑塊甲的右端和滑塊乙的左端裝上了彈性碰撞架(圖中未畫出),可保證在滑塊磁撞過程中能量損失極小;瑝K乙靜置于兩個(gè)光電門之間,滑塊甲和滑塊乙上裝有相同寬度的擋光片。

1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d,如圖2所示,則d=______cm

2)為使碰撞后兩滑塊能先后通過光電門2,則下列哪組滑塊能使實(shí)驗(yàn)效果更好______

AM=50gM=50gBM=50gM=l00gCM=100gM=50g

3)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)記錄下滑塊甲通過光電門1的時(shí)間為t1,滑塊乙通過光電門2的時(shí)間為t2,滑塊甲通過光電門2的時(shí)間為t3,則:

①只要等式______在誤差允許的范圍內(nèi)成立,則可說明碰撞過程中動(dòng)量守恒。

②只要等式______在誤差允許的范圍內(nèi)成立則可說明這次碰撞為彈性碰撞。(注:以上2個(gè)等式必須用題目中所給的字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示為做“探究外力做功和速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

(1)本實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力時(shí),小車應(yīng)________(拖著不拖”)紙帶。

(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖乙所示的紙帶,測(cè)得AB1.44 cm,BC1.64 cmCD1.64 cm,DE1.59 cm。已知相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,應(yīng)選擇__________段計(jì)算小車的最大速度,小車的最大速度為v________m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)存在正交的勻強(qiáng)電磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E1=40N/C;第四象限內(nèi)存在一方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m=2×10-3kg帶正電的小球,從M(3.64m,3.2m)點(diǎn),以v0=1m/s的水平速度開始運(yùn)動(dòng)。已知球在第一象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從P(2.04m,0)點(diǎn)進(jìn)入第四象限后經(jīng)過y軸上的N(0,-2.28m)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

(2)小球由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至N點(diǎn)的時(shí)間

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(題文)某賽車手在一次野外訓(xùn)練中,先利用地圖計(jì)算出A、B兩地的直線距離為9 km,實(shí)際中他從A地到B地所用時(shí)間為5 min,賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15 km,當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)P時(shí),車內(nèi)速度計(jì)指示的示數(shù)為150 km/h,那么可以確定的是(  )

A. 研究賽車通過某個(gè)彎道的技術(shù)動(dòng)作時(shí),能把該車看成質(zhì)點(diǎn)

B. 在整個(gè)過程中賽車手的路程是9 km

C. 在整個(gè)過程中賽車手的平均速度大小是150 km/h

D. 經(jīng)過路標(biāo)P時(shí)的瞬時(shí)速率是150 km/h

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的、質(zhì)量為m的小球,在半徑為R的豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,下列有關(guān)說法中正確的是

A. 小球能夠通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為0

B. 小球能夠通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為

C. 如果小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為2,則此時(shí)小球?qū)艿赖耐獗谟凶饔昧?/span>

D. 如果小球在最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為,則此時(shí)小球?qū)艿劳獗诘淖饔昧?/span>6mg

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一原來靜止的原子核,該核衰變后,放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中ab所示,由圖可以判定( )

A. 該核發(fā)生的是β衰變

B. 該核發(fā)生的是α衰變

C. 磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里

D. 磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向外

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