【題目】如圖所示,光滑導(dǎo)體軌道PMNP'M'N'是兩個(gè)完全一樣軌道,是由半徑為r的四分之一圓弧軌道和水平軌道組成,圓弧軌道與水平軌道在MM'點(diǎn)相切,兩軌道并列平行放置,MNM'N'位于同一水平面上,兩軌道之間的距離為L,PP'之間有一個(gè)阻值為R的電阻,開關(guān)S是一個(gè)感應(yīng)開關(guān)(開始時(shí)開關(guān)是斷開的),矩形區(qū)域MNN'M'內(nèi)有豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,水平軌道MN離水平地面的高度為h.金屬棒ab質(zhì)量均為m、電阻均為R.在水平軌道某位置放上金屬棒b,靜止不動(dòng),a棒從圓弧頂端PP'靜止釋放后,沿圓弧軌道下滑,若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸,當(dāng)兩棒的速度穩(wěn)定時(shí),兩棒距離.兩棒速度穩(wěn)定之后,再經(jīng)過一段時(shí)間,b棒離開軌道做平拋運(yùn)動(dòng),在b棒離開軌道瞬間,開關(guān)S閉合.不計(jì)一切摩擦和導(dǎo)軌電阻,已知重力加速度為g.求:

(1)兩棒速度穩(wěn)定時(shí),兩棒的速度分別是多少?

(2)兩棒落到地面后的距離是多少?

(3)整個(gè)過程中,兩棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少?

【答案】(1)(2)(3)

【解析】(1)a棒沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)M時(shí),由機(jī)械能守恒定律得:

解得a棒沿圓弧軌道最低點(diǎn)M時(shí)的速度

a棒向b棒運(yùn)動(dòng)時(shí),兩棒和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路面積變小,磁通量變小,產(chǎn)生感應(yīng)電流。a棒受到與其運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力而做減速運(yùn)動(dòng),b棒則在安培力的作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)。只要a棒的速度大于b棒的速度,回路總有感應(yīng)電流,a棒繼續(xù)減速,b棒繼續(xù)加速,直到兩棒速度相同后,回路面積保持不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,兩棒以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。

a棒進(jìn)入水平軌道開始到兩棒達(dá)到相同速度的過程中,兩棒在水平方向受到的安培力總是大小相等,方向相反,所以兩棒的總動(dòng)量守恒。

由動(dòng)量守恒定律得:

解得兩棒以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)的速度

(2)經(jīng)過一段時(shí)間,b棒離開軌道后,a棒與電阻R組成回路,從b棒離開軌道到a棒離開軌道過程中a棒受到安培力的沖量

由動(dòng)量定理:

解得

由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:兩棒落到地面后的距離

(3)b棒離開軌道前,兩棒通過的電流大小總是相等,兩棒產(chǎn)生的焦耳熱相等

由能量守恒定律可知:

解得:

b棒離開軌道后,a棒與電阻R通過的電流大小總是相等,兩都產(chǎn)生的焦耳熱相等

由能量守恒定律可知:

解得:

所以整個(gè)過程中,a棒產(chǎn)生的焦耳熱

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】一列簡諧橫波沿x軸傳播,t=0t=0.5s時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線和虛線所示:

(i)若在t=00.5s時(shí)間內(nèi),x=2m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程大于0.2m小于0.4m,則這列波傳播的速度多大寫出從t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí),x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程;

(ii)若這列波的傳播速度為74m/s,則從t=0時(shí)刻開始,x=3m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過多長時(shí)間第2次到達(dá)波谷。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,傾角為的斜面體c置于水平地面上,小盒b置于斜面上,通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體a連接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行,連接a的一段細(xì)繩豎直,a連接在豎直固定在地面的彈簧上,現(xiàn)在b盒內(nèi)緩慢加入適量砂粒,a、b、c始終位置保持不變,下列說法中正確的是

A. bc的摩擦力可能先減小后增大

B. 地面對c的支持力可能不變

C. c對地面的摩擦力方向始終向左

D. 彈簧一定處于壓縮狀態(tài)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,半徑R = 0.1m的豎直半圓形光滑軌道BC與水平面AB相切,AB距離x = 1m。一質(zhì)量m = 0.1kg的小滑塊,A點(diǎn)以v0 = 2m/s的初速度在水平面上滑行,滑上半圓形軌道。已知滑塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ= 0.2。取重力加速度g = 10m/s。兩滑塊均可視為質(zhì)點(diǎn)。求

(1)小滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小v1;

(2)小滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小v2;

(3)C點(diǎn)滑塊對軌道作用力的大小F。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球a、b之間用輕繩相連,小球a通過輕桿固定在左側(cè)豎直墻壁上,輕桿與豎直墻壁夾角為30°。現(xiàn)改變作用在小球b上的外力的大小和方向,輕繩與豎直方向的夾角保持60°不變,則

A. 輕繩上的拉力一定小于mg

B. 外力F的最小值為

C. 輕桿對小球a作用力的方向不變

D. 輕桿對小球a的作用力最小值為mg

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】遐想在地球赤道上有一顆蘋果樹,其高度超過了地球同步衛(wèi)星軌道的高度。樹上若有質(zhì)量相等的三個(gè)蘋果A、B、C,其高度分別低于、等于、高于地球同步衛(wèi)星軌道高度。則下列說法正確的是

A. 蘋果A的線速度最大

B. 蘋果B所需向心力小于蘋果A所需向心力

C. 蘋果C離開蘋果樹時(shí)加速度減小

D. 蘋果C脫離蘋果樹后,可能會(huì)落向地面

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有一只量程不清、刻度盤刻度清晰的電流表,某物理小組設(shè)計(jì)如圖(a)所示電路測定其內(nèi)阻,所用電源內(nèi)阻可以忽略。

(1)請根據(jù)原理圖將圖(b)實(shí)物連線完整。

(2)先閉合開關(guān)S1(S2斷開),調(diào)節(jié)R2,當(dāng)R2=350.0Ω時(shí),電流表剛好滿偏:再閉合S2,保持R2不變,調(diào)節(jié)R1=100.0Ω時(shí),電流表半偏。

(3)由此可以計(jì)算出電流表內(nèi)阻為rA=__________Ω。若已知電源電動(dòng)勢E=3.0V,則該電流表量程為0~__________mA(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

(4)實(shí)際電源內(nèi)阻不可忽略,由此導(dǎo)致以上電流表內(nèi)阻測量值rA與其真實(shí)值rA存在誤差,則rA__________ rA′(“>” “=”“<”)。這種誤差屬于_________ (偶然誤差或者系統(tǒng)誤差”)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】月亮正加速遠(yuǎn)離地球!后代沒月亮看了。一項(xiàng)新的研究表明月球的引力在地球上產(chǎn)生了周期性的潮汐現(xiàn)象,潮汐力耗散地球的自轉(zhuǎn)能量,降低地球的旋轉(zhuǎn)速度同時(shí)也導(dǎo)致月球正在以每年3.8cm的速度遠(yuǎn)離地球。不考慮其他變化,則很多年后與現(xiàn)在相比,下列說法正確的是

A. 月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將減小

B. 月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度增大

C. 地球同步定點(diǎn)衛(wèi)星的高度增大

D. 地球同步定點(diǎn)衛(wèi)星的角速度增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,傾角為的斜面體(斜面光滑且足夠長)固定在粗糙的水平地面上,斜面頂端與勁度系數(shù)為k、自然長度為L的輕質(zhì)彈簧相連,彈簧的另一端連接著質(zhì)量為m的物塊。壓縮彈簧使其長度為時(shí)將物塊由靜止開始釋放。(重力加速度為g)

①求物塊處于平衡位置時(shí)彈簧的長度;

②選物塊的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)軸,用x表示物塊相對于平衡位置的位移,證明物塊做簡諧運(yùn)動(dòng);

③求彈簧的最大伸長量;

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案