【題目】如圖(a),一水平面內(nèi)固定有兩根平行的長直金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L;兩根相同的導(dǎo)體棒M、N置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直,長度均為L;棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力);整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B。從t0時開始,對導(dǎo)體棒M施加一平行于導(dǎo)軌的外力F,F隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示。已知在t0時刻導(dǎo)體棒M的加速度大小為g時,導(dǎo)體棒N開始運動。運動過程中兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度大小為g,兩棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,導(dǎo)軌的電阻不計。求:

(1)t0時刻導(dǎo)體棒M的速度vM;

(2)0~t0時間內(nèi)外力F的沖量大;

(3)0~t0時間內(nèi)導(dǎo)體棒M與導(dǎo)軌因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。

【答案】(1);(2)(3)。

【解析】

(1)設(shè)t0時刻棒中的感應(yīng)電流為i0,由法拉第電磁感應(yīng)定律,回路中的感應(yīng)電動勢

根據(jù)閉合電路歐姆定律

導(dǎo)體棒受到的安培力大小為

F=BLi0

對導(dǎo)體棒N,由平衡條件得

F=mg

整理得t0時刻導(dǎo)體棒M的速度

;

(2)設(shè)t0時刻導(dǎo)體棒M受到的拉力大小為F0,根據(jù)牛頓第二定律得

解得

F0=3mg

0t0時間內(nèi)外力F的沖量大小為

(3)設(shè)導(dǎo)體棒M開始運動的時刻是t1,此時導(dǎo)體棒M受到拉力大小等于摩擦力

F1=mg

Ft圖像可知

設(shè)t1t0時間內(nèi)的平均電流為I,導(dǎo)體棒M的位移為x。則t1t0時間內(nèi)的平均電流為

過程中,根據(jù)動量定理,有

整理得

此過程導(dǎo)體棒M與導(dǎo)軌因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能

練習(xí)冊系列答案
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【題目】太陽周圍除了八大行星,還有許多的小行星,在火星軌道與木星軌道之間有一個小行星帶,假設(shè)此小行星帶中的行星只受太陽引力作用,并繞太陽做勻速圓周運動,則

A. 小行星帶中各行星繞太陽做圓周運動周期相同

B. 小行星帶中各行星繞太陽做圓周運動加速度大于火星做圓周運動的加速度

C. 小行星帶中各行星繞太陽做圓周運動周期大于木星公轉(zhuǎn)周期

D. 小行星帶中某兩顆行星線速度大小不同,受到太陽引力可能相同

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【題目】如圖所示,粗細(xì)均勻的U型玻璃管豎直放置,其中左側(cè)管開口,且足夠長,右側(cè)管封閉。DE段是水銀柱,AD段是理想氣體,其中AB=75cmBC=CD=DE=25cm。已知大氣壓強p0=75cmHg, 開始時封閉氣體的溫度為1000K。則:

(1)緩慢降低環(huán)境溫度,使水銀柱全部到達(dá)BC段,則此時環(huán)境溫度為多少?

(2)保持環(huán)境溫度1000K不變,向左側(cè)管中逐漸滴入水銀,使水銀柱充滿BC段,則加入水銀的長度為多少?

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【題目】一質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動軌跡如圖所示,下列判斷正確的是(  )

A.質(zhì)點沿x方向可能做勻速運動

B.質(zhì)點沿y方向一定做勻速運動

C.若質(zhì)點沿y方向始終勻速運動,則x方向可能先加速后減速

D.若質(zhì)點沿y方向始終勻速運動,則x方向可能先減速后反向加速

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【題目】下列說法正確的是( 。

A.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù),就可以算出氣體分子的體積

B.第二類永動機不能制成是因為它違反了能量守恒定律

C.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷緩慢的絕熱膨脹過程,氣體的內(nèi)能減小

D.1kg0℃的冰比1kg0℃的水的內(nèi)能小些

E.干濕泡溫度計的干泡與濕泡的示數(shù)差越大,相對濕度越小

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【題目】如圖所示,a、b兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量之比mamb=21,它們在同一平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑之比rarb=12,則ab兩顆衛(wèi)星( 。

A.向心加速度大小之比為2 1

B.向心加速度大小之比為1 2

C.衛(wèi)星與地心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為1 1

D.衛(wèi)星與地心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為1

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【題目】如圖所示,當(dāng)列車以恒定速率通過一段水平圓弧形彎道時,乘客發(fā)現(xiàn)在車廂頂部懸掛玩具小熊的細(xì)線與車廂側(cè)壁平行。同時觀察放在桌面上水杯內(nèi)的水面(與車廂底板平行)。已知此彎道路面的傾角為,不計空氣阻力,重力加速度為g,則下列判斷正確的是( 。

A.列車轉(zhuǎn)彎時的向心加速度大小為gtan

B.列車的輪緣與軌道均無側(cè)向擠壓作用

C.水杯受到指向桌面外側(cè)的靜摩擦力

D.水杯內(nèi)水面與桌面不平行

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【題目】A、B兩粒子以相同的初速度沿與電場線垂直的方向由左邊界的同一點先后進入同一勻強電場,最后它們都從電場的右邊界離開電場。不計粒子的重力。已知A、B兩粒子的質(zhì)量之比為14,電荷量之比為12,則此過程中(  )

A.A、B的運動時間之比為11

B.A、B沿電場線的位移之比是11

C.A、B的速度改變量之比是21

D.AB的電勢能改變量之比是11

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【題目】如圖,圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強磁場,P為磁場邊界上的一點。有無數(shù)帶有同樣電荷、具有同樣質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個方向以同樣的速率通過P點進入磁場。這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上,這段圓弧的弧長是圓周長的1/3。將磁感應(yīng)強度的大小從原來的變?yōu)?/span>,結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t等于

A. 2 B. C. D. 3

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