【題目】如圖所示,在光滑的水平金屬軌道 ABCDEFGH 內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,左側(cè)寬軌道處磁感應(yīng)強(qiáng)度為3B,右側(cè)窄軌道處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ABEF寬為 2LCDGH寬為 L,金屬棒a、b質(zhì)量分別為2mm,電阻分別為2RR。最初兩棒均靜止,若給棒a初速度 v0 向右運(yùn)動(dòng),假設(shè)軌道足夠長,棒a只在軌道ABEF上運(yùn)動(dòng)。求:

1)金屬棒a、b的最終速度;

2)整個(gè)過程中通過金屬棒a的電量;

3)整個(gè)過程中金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】1,;2;3

【解析】

1)金屬軌道光滑,所以在運(yùn)動(dòng)過程a、b不受摩擦力,則在水平方向只有安培力.給棒a初速度v0向右運(yùn)動(dòng),則a的電流指向外,b的電流指向里,那么,a所受安培力指向左,b所受安培力指向右;所以棒a向右做減速運(yùn)動(dòng),棒b向右做加速運(yùn)動(dòng),兩者產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向相反.當(dāng)兩者產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小相等,電流為零,達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài).
ABEF寬為2L,是CDGH寬的2倍, CDGH寬為L
a的電動(dòng)勢Ea=3B2Lvab的電動(dòng)勢EbBLvb,
因?yàn)?/span>Ea=Eb,所以,vavb①.
若設(shè)閉合電路電流為I,則有任意時(shí)刻,a所受安培力Fa=6BILb所受安培力FbBIL;
所以,Fa=6Fb
因?yàn)榻饘侔?/span>a、b質(zhì)量分別為2m,m,所以加速度有:aa=3ab
速度的變化量有:va=3vb,即v0-va=3vb②.
聯(lián)立①②式可得:vav0,vbv0
2)對(duì)金屬棒任一極短時(shí)間t應(yīng)用動(dòng)量定理,可得:-BILt=mv,即-BLq=mv③;
因?yàn)樵谌我粯O短時(shí)間式③都成立,那么在整個(gè)過程式③也成立,對(duì)金屬棒a則有
3B2Lqmvamv0mv0

3)由能量關(guān)系:

其中的

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,真空中M、N處放置兩等量異種電荷,a、b、c為電場中的三點(diǎn),實(shí)線PQM、N連線的中垂線,a、b兩點(diǎn)關(guān)于MN對(duì)稱,a、c兩點(diǎn)關(guān)于PQ對(duì)稱,已知一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)時(shí),試探電荷的電勢能減小,則以下判定正確的是

A. M點(diǎn)處放置的是負(fù)電荷

B. a點(diǎn)的電勢高于c點(diǎn)的電勢

C. a點(diǎn)的場強(qiáng)與c點(diǎn)的場強(qiáng)完全相同

D. 若將該試探電荷沿直線由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),則電場力先做負(fù)功,后做正功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示的電路中,R1R2均為定值電阻,R1=100 Ω,R2阻值未知,R3為一滑動(dòng)變阻器,當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時(shí),測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化圖線如圖乙所示,其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的,:

(1)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻;

(2)定值電阻R2的阻值;

(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,面積為,內(nèi)阻不計(jì)的100匝矩形線圈ABCD,繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 ,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。矩形線圈通過滑環(huán)與理想變壓器相連,觸頭P可移動(dòng),副線圈所接電阻,電表均為理想交流電表,當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí),下列說法正確的是(

A. 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為

B. P上移時(shí),電流表示數(shù)減小

C. 時(shí)刻,電壓表示數(shù)為

D. 當(dāng)原副線圈匝數(shù)比為時(shí),電阻上消耗的功率為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑軌道ABCD是大型游樂設(shè)施過山車軌道的簡化模型,最低點(diǎn)B處的入、出口靠近但相互錯(cuò)開,C是半徑為R的圓形軌道的最高點(diǎn),BD部分水平,末端D點(diǎn)與右端足夠長的水平傳送帶無縫連接,傳送帶以恒定速度v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小滑塊從軌道AB上某一固定位置A由靜止釋放,滑塊能通過C點(diǎn)后再經(jīng)D點(diǎn)滑上傳送帶,則( )

A. 固定位置A到B點(diǎn)的豎直高度可能為2R;

B. 滑塊在傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)的最大距離與傳送帶速度v有關(guān);

C. 滑塊可能重新回到出發(fā)點(diǎn)A處;

D. 傳送帶速度v越大,滑塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量越多。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩端開口的汽缸水平固定,A、B是兩個(gè)厚度不計(jì)的活塞,可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng),面積分別為S120 cm2,S210 cm2,它們之間用一根水平細(xì)桿連接,B通過水平細(xì)繩繞過光滑的輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量M2 kg的重物C連接,靜止時(shí)汽缸中的氣體溫度T1600 K,汽缸兩部分的氣柱長均為L,已知大氣壓強(qiáng)p01×105Pa,取g10 m/s2,缸內(nèi)氣體可看做理想氣體。

(i)活塞靜止時(shí),求汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);

(ii)若降低汽缸內(nèi)氣體的溫度,當(dāng)活塞A緩慢向右移動(dòng) L/2時(shí),求汽缸內(nèi)氣體的溫度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】鐵路在彎道處的內(nèi)外軌道高低是不同的,已知內(nèi)外軌道對(duì)水平面傾角為θ,彎道處的圓弧半徑為R,若質(zhì)量為m的火車以速度v通過某彎道時(shí),內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用,下面分析正確的是(

A. v =

B. 軌道半徑R=

C. 若火車速度小于v時(shí),外軌將受到側(cè)壓力作用,其方向平行軌道平面向內(nèi)

D. 若火車速度大于v時(shí),外軌將受到側(cè)壓力作用,其方向平行軌道平面向外

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】汽艇在寬為400 m、水流速度為2 m/s的河中橫渡河面,已知它在靜水中的速度為4 m/s。求:

1)如果要在最短時(shí)間內(nèi)過河,船頭應(yīng)取什么航向?最短時(shí)間為多少?

2)若水流速度為4 m/s,船在靜水中的速度為2 m/s,求出船能過河的最短航程?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌,左端接有電阻R,勻強(qiáng)磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi),質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置。今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)其通過位置ab時(shí),速率分別為va、vb,到位置c時(shí)棒剛好靜止。設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì),abbc的間距相等。則金屬棒在由ab和由bc的兩個(gè)過程中(

A. 通過棒橫截面積的電荷量相等

B. 棒動(dòng)能變化量相等

C. 回路中產(chǎn)生的內(nèi)能相等

D. 安培力沖量相等

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