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如圖所示，間距為L、電阻為零的U形金屬豎直軌道，固定放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里。豎直軌道上部套有一金屬條bc，bc的電阻為R，質量為2m，可以在軌道上無摩擦滑動，開始時被卡環(huán)卡在豎直軌道上處于靜止狀態(tài)。在bc的正上方高H處，自由落下一質量為m的絕緣物體，物體落到金屬條上之前的瞬間，卡環(huán)立即釋放，兩者一起繼續(xù)下落。設金屬條與導軌的摩擦和接觸電阻均忽略不計，豎直軌道足夠長。求：

（1）金屬條開始下落時的加速度；

（2）金屬條在加速過程中，速度達到v1時，bc對物體m的支持力；

（3）金屬條下落h時，恰好開始做勻速運動，求在這一過程中感應電流產生的熱量。


【解析】：（1）物塊m自由下落與金屬條碰撞的速度為

設物體m落到金屬條2m上，金屬條立即與物體有相同的速度v開始下落，

由m和2m組成的系統(tǒng)相碰過程動量守恒

    則

金屬條以速度v向下滑動，切割磁感線，產生感應電動勢，在閉合電路中有感應電流

則金屬條所受安培力為

 

對于，金屬條和物體組成的整體，由牛頓第二定律可得

則金屬條開始運動時的加速度為

     （8分）

   （2）當金屬條和物體的速度達到v1時，加速度設為，同理可得，

對物體m來說，它受重力mg和支持力N，則有

     （4分）

   （3）金屬條和物體一起下滑過程中受安培力和重力，隨速度變化，安培力也變化， 做變加速度運動，最終所受重力和安培力相等，加速度也為零，物體將以速度做勻速運動，則有    

金屬條的最終速度為

下落h的過程中，設金屬條克服安培力做功為WA，由動能定理

感應電流產生的熱量Q=WA

得：     （6分）


練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮出水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是

A．提高波源頻率                                 B．降低波源頻率

C．增加波源距橋墩的距離                         D．減小波源距橋墩的距離

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科目：高中物理 來源： 題型：


用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V，電池內阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐�？蛇x用的實驗器材有：

電流表A1（量程0～30mA）；

電流表A2（量程0～100mA）；

電壓表V（量程0～6V）；

滑動變阻器R1（阻值0～5Ω）；

滑動變阻器R2（阻值0～300Ω）；

開關S一個，導線若干條。

某同學的實驗過程如下：

Ⅰ．設計如圖3所示的電路圖，正確連接電路。

                            

Ⅱ．將R的阻值調到最大，閉合開關，逐次調小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖4所示的圖線。

Ⅲ．斷開開關，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為（I0，0），與縱軸U的交點坐標為（0，U0）。

回答下列問題：

①電流表應選用     ，滑動變阻器應選用       ；

②由圖4的圖線，得電源內阻r＝     Ω；

                           

③用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx＝       ，代入數(shù)值可得Rx；

④若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數(shù)變化范圍       ，電壓表示數(shù)變化范圍      。（選填“相同”或“不同”）

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科目：高中物理 來源： 題型：


一水平放置的圓盤繞豎直軸轉動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2 mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉軸平行，分別置于；圓盤的上下兩側，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經處理后畫出相應圖線。圖（a）為該裝置示意圖，圖（b）為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中Dt1＝1.0´10－3 s，Dt2＝0.8´10－3 s。

（1）利用圖（b）中的數(shù)據(jù)求1 s時圓盤轉動的角速度；

（2）說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向；

（3）求圖（b）中第三個激光信號的寬度Dt3。

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科目：高中物理 來源： 題型：


利用水流和太陽能發(fā)電，可以為人類提供清潔能源。水的密度ρ=1.0×103kg/m3，太陽光垂直照射到地面上時的輻射功率P0 =1.0×103W/m2，地球表面的重力加速度取g=10m/s2。

（1）三峽水電站發(fā)電機輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW，要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5%，求輸電線總電阻的最大值；

（2）發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上（軌道半徑約為地球半徑的6.6≈倍）利用太陽能發(fā)電，然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面，這樣就建成了宇宙太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大��；

（3）三峽水電站水庫面積約1.0×109m2，平均流量Q=1.5×104m3/s，水庫水面與發(fā)電機所在位置的平均高度差為h=100m，發(fā)電站將水的勢能轉化為電能的總效率η=60%。在地球同步軌道上，太陽光垂直照射時的輻射功率為10P0。太陽能電池板將太陽能轉化為電能的效率為20％，將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使（2）中的宇宙太陽能發(fā)電站相當于三峽電站的發(fā)電能力，衛(wèi)星上太陽能電池板的面積至少為多大？

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如圖所示，在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C。重物A（視為質點）位于B的右端，A、B、C的質量相等�，F(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C、B與C發(fā)生正碰。碰后B和C粘在一起運動，A在C上滑行，A與C有摩擦力。已知A滑到C的右端而未掉下。試問：從B、C發(fā)生正碰到A剛移到C右端期間，C所走過的距離是C板長度的多少倍。

 


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如圖，足夠長的水平傳送帶始終以大小為v＝3m/s的速度向左運動，傳送帶上有一質量為M＝2kg的小木盒A，A與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0．3，開始時，A與傳送帶之間保持相對靜止。先后相隔△t＝3s有兩個光滑的質量為m＝1kg的小球B自傳送帶的左端出發(fā)，以v0＝15m/s的速度在傳送帶上向右運動。第1個球與木盒相遇后，球立即進入盒中與盒保持相對靜止，第2個球出發(fā)后歷時△t1＝1s/3而與木盒相遇。求（取g＝10m/s2）

（1）第1個球與木盒相遇后瞬間，兩者共同運動的速度時多大？

（2）第1個球出發(fā)后經過多長時間與木盒相遇？

（3）自木盒與第1個球相遇至與第2個球相遇的過程中，由于木盒與傳送帶間的摩擦而產生的熱量是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖甲所示,兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近，上面分別開有小孔O和O＇，水平放置的平行金屬導軌P、Q與金屬板C、D接觸良好，且導軌處在B1=10T的勻強磁場中，導軌間距L=0．5m,金屬棒AB緊貼著導軌沿平行導軌方向在磁場中做往復運動,其速度圖象如圖乙．若規(guī)定向右運動的速度方向為正,從t=0時刻開始,由C板小孔O處連續(xù)不斷以垂直于C板方向飄入質量為m = 3．2×10-21kg、電量q = +1．6×10-19C的粒子(飄入的速度很小,可視為零)．在D板外側有以MN為邊界的足夠大的勻強磁場B2=10T,MN與D相距,B1B2的方向如圖所示(粒子重力及相互作用不計),求：

(１)0～４．0s時間內哪些時刻發(fā)射的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?

(２)粒子從邊界MN射出來的位置之間的最大距離為多少?

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，長為L的粗糙長木板水平放置，在木板的A端放置一個質量為m的小物塊。現(xiàn)緩慢抬高A端，使木板以左端為軸轉動。當木板轉到與水平面的夾角為α時，小物塊開始滑動，此時停止轉動木板，讓小物塊滑到底端。取重力加速度為g。下列說法正確的是（     ）

（A）整個過程支持力對物塊做功為零

（B）整個過程支持力對物塊做功為mgLsinα

（C）整個過程木板對物塊做功為零

（D）整個過程木板對物塊做功大于物塊機械能的增量

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