【題目】如圖所示,間距為L=1m的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌MNPQ傾斜放置,傾角為θ=370,在導(dǎo)軌頂端連接一阻值為r=1Ω的定值電阻。質(zhì)量為m=0.5kg、電阻也為r的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌跨放在導(dǎo)軌上,整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強度大小為B=1T的勻強磁場中。讓金屬桿ab從圖示位置由靜止釋放,到達cd位置時達到最大速度,不計導(dǎo)軌電阻,金屬桿始終與導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度為g=10m/s2求:

(1) 金屬桿ab在傾斜導(dǎo)軌上滑行的最大速度vm.

(2) 金屬桿速度為3m/s時的加速度;

(3) 金屬桿ab在導(dǎo)軌上從開始運動到達到cd位置的過程中,通過定值電阻的電荷量q=2C,求這段時間內(nèi)定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱.

【答案】16m/s23m/s231.5J

【解析】

(1)金屬桿ab在傾斜導(dǎo)軌上滑行,加速度為零時,速度最大,則

;

根據(jù)歐姆定律:

聯(lián)立解得:;

(2) 當(dāng)v=3m/s時,F(xiàn)= =1.5N,

F=mgsinθ-F=1.5N,F(xiàn)=ma

a=3m/s2

(3)金屬桿ab在導(dǎo)軌上從開始運動到達到cd位置的過程中,金屬桿的位移為x,則

解得:x=4m;

設(shè)在此過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,根據(jù)能量守恒得:

且有

聯(lián)立解得:。

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】如圖所示的電路中A1A2是兩個相同的小燈泡,L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈,其阻值與R相同.在開關(guān)S接通和斷開時,燈泡A1A2亮暗的順序是( )

A. 接通時A1先達最亮,斷開時A1后滅

B. 接通時A2先達最亮,斷開時A1后滅

C. 接通時A1先達最亮,斷開時A1先滅

D. 接通時A2先達最亮,斷開時A2先滅

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)試證明:“靜止的通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力,在數(shù)值上等于大量定向運動的電荷受到的洛倫茲力的總和。以一段柱狀通電直導(dǎo)線為例,設(shè)導(dǎo)線的橫截面積為S,長度為L,單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,電荷電量為q,電荷定向移動的平均速率為v。假定在金屬導(dǎo)體中正電荷定向移動形成電流,得到結(jié)果具有普遍性(本假定同樣適用于以下兩問)。

2)如圖所示,接通電路后,導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運動。此時,導(dǎo)體中自由電荷既在電場力作用下沿導(dǎo)體棒運動,又隨導(dǎo)體棒沿水平方向運動,從而導(dǎo)致運動電荷所受洛倫茲力與宏觀安培力不在同一方向。

在此模型中,請證明:安培力對導(dǎo)體棒做功,在數(shù)值上等于大量可自由運動電荷所受洛倫茲力的某個分力對電荷做功的總和。

為方便證明,可設(shè)電源電動勢為E,導(dǎo)體棒的電阻為R,其長度為L,恰好等于平行軌道間距,整個裝置處于豎直、向下磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,忽略電源和金屬導(dǎo)軌的電阻。導(dǎo)體棒在安培力和摩擦力的作用下,向右以速度vx做勻速直線運動,在時間t內(nèi)由實線位置運動到虛線位置;同時棒內(nèi)某個正電荷在該時間t內(nèi)從a位置定向運動到b位置。如在證明過程中,還需用到其他物理量,請自行假設(shè)。

3)在(2)問所涉及的模型中,通過導(dǎo)體棒的電流:。這是因為導(dǎo)體在運動過程中會切割磁感線,產(chǎn)生反電動勢E。請你根據(jù)該過程的微觀機制,利用電動勢的定義,求出圖示模型中的反電動勢E,并寫出通過導(dǎo)體棒的電流I

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的物體套在足夠長的固定傾斜直桿上,并用彈性繩連接于O點.桿與水平方向的夾角為θ,桿上C點位于O點的正下方.物體與桿間的動摩擦因數(shù)μ<tan θ.物體在A點時,繩水平且處于原長狀態(tài).將物體從A點由靜止釋放,則物體(  )

A. C點時,速度可能為0

B. C點時,加速度可能為0

C. 下滑過程中加速度先減小后增大

D. 可以再次回到A

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為兩組平行金屬板,一組豎直放置,一組水平放置今有一質(zhì)量為m的電子,電量為e,靜止在豎直放置的平行金屬板的A經(jīng)電壓U0加速后通過B點進入兩板間距為d電壓為U的水平放置的平行金屬板間;若電子從兩塊水平平行板的正中間射入且最后電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出,A、B分別位于兩塊水平板的中線上。求:

(1)電子通過B點時的速度大小;

(2)右側(cè)平行金屬板的長度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平導(dǎo)軌間的距離L=0.5 m,豎直方向的勻強磁場磁感強度B=2 T,質(zhì)量m=1 kg的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置, G=3N的物塊與ab棒通過細(xì)線相連,ab棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.2(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),電源的電動勢E=10 V,r=0.1 Ω,導(dǎo)軌的電阻不計,ab棒電阻也不計,則要使ab棒處于靜止?fàn)顟B(tài),滑動變阻器R的最小值為(g10 m/s2

A. Ω

B.

C. 1.9 Ω

D. 0.5Ω

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勻強電場中三點A、BC是一個三角形的三個頂點,,BC=m。已知電場線平行于ABC所在的平面,一個電荷量q= -1×10-6 C的點電荷由A移到B的過程中,電勢能增加了1.2×10-5J,由B移到C的過程中電場力做功6×10-6 J,下列說法正確的是

AB、C兩點的電勢差UBC=3 V

B.該電場的場強為1 V/m

C.正電荷由C點移到A點的過程中,電勢能增加

D.A點的電勢低于B點的電勢

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上,PQMN所圍的成面積為S,PQ之間有阻值為R的電阻,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強磁場,規(guī)定磁場方向豎直向上為正,在0~2t0時間內(nèi)磁感應(yīng)強度的變化情況如圖乙所示,導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( 。

A. 在0~2t0時間內(nèi),導(dǎo)軌棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向先向左后向右,大小不變

B. 在0~t0內(nèi),通過導(dǎo)體棒的電流方向為N到M

C. 在t0~2t0內(nèi),通過電阻R的電流大小為

D. 在0~2t0時間內(nèi),通過電阻R的電荷量為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為研究自感現(xiàn)象的實驗電路,A、B為兩個完全相同的燈泡,線圈L的自感系數(shù)很大且線圈的直流電阻可忽略,定值電阻的阻值為R.關(guān)于這個實驗下列說法中正確的有

A. 閉合開關(guān)S的瞬間,A、B一起亮,然后A熄滅

B. 閉合開關(guān)S的瞬間,BA先亮,待電路穩(wěn)定后AB

C. 閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后再斷開,A逐漸變暗,B閃亮一下然后逐漸變暗

D. 閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后再斷開,A、B燈中的電流方向均為從左向右

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