【題目】如圖所示,兩根足夠長平行光滑金屬導軌MNPQ固定在傾角θ=370的絕緣斜面上,頂部接有一阻值R=3Ω的定值電阻,下端開口,軌道間距L=1m。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直斜面向上。質(zhì)量m=1kg的金屬棒ab置于導軌上,ab在導軌之間的電阻r=1Ω,電路中其余電阻不計。金屬棒ab由靜止釋放后沿導軌運動時始終垂直于導軌,且與導軌接觸良好。不計空氣阻力影響。已知sin370=0.6,cos370=0.8,取g=10m/s2。

(1)求金屬棒ab沿導軌向下運動的最大速度口vm;

(2)求金屬棒ab沿導軌向下運動過程中,電阻R上的最大電功率PR;

(3)若導軌MN、PQ粗糙,金屬棒ab與導軌間動摩擦因數(shù)μ=0.5,從金屬棒ab開始運動至達到速度2.0m/s過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為1.5J,求金屬棒ab下滑的位移x。

【答案】(1) (2) (3) x=2.0m

【解析】

釋放金屬棒后,金屬棒受到重力、支持力、安培力三個力作用,由于棒的速度增大導致感應(yīng)電流增大,從而阻礙導體運動的安培力也增大,所以加速度減小。

1)只有當加速度減小為零時,棒的速度達到最大,寫出平衡式,結(jié)合感應(yīng)電動勢、歐姆定律、安培力的式子,就能求出最大速度;

2)棒勻減速直線運動時,電流最大,消耗的電功率最大,由電功率的式子直接求出;

3)由能量守恒定律和焦耳定律即可求出位移。

1)金屬棒由靜止釋放后,沿斜面做變加速運動,加速度不斷減小,當加速度為零時有最大速度。

由牛頓第二定律:

解得:I=3A;

2)金屬棒以最大速度勻速運動時,電阻R上的電動率最大,

此時:

由③④⑤解得:

3)設(shè)金屬棒從開始運動至達到2.0m/s速度過程中,沿導軌下滑距離為x

由能量守恒定律:

根據(jù)焦耳定律:

解得x=2.0m。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m=1kg物塊P在與水平方向夾角為的力F的作用下,沿水平面做勻速直線運動。已知物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ=,當F最小時,

A. =45°B. = 60°

C. F最小值為5ND. F最小值為6N

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【題目】(1)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,以下說法正確的是_______________;

A.彈簧被拉伸時,所掛鉤碼越多,誤差越小

B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)

C.用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量

D.用幾根不同的彈簧,分別測出幾組拉力與伸長量,得出拉力與伸長量之比相等

(2)某同學做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗,他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧的原長,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L,把作為彈簧的伸長量x,這樣操作,由于彈簧自身重力的影響,最后畫出的圖線可能是圖中的________。

A.

B.

C.

D.

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為0.1 kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飛離桌面,最終落在水平地面上,已知物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.5,桌面高0.45 m,若不計空氣阻力,取g=10 m/s2,則(  )

A. 小物塊的初速度是5 m/s

B. 小物塊的水平射程為1.2 m

C. 小物塊在桌面上克服摩擦力做8 J的功

D. 小物塊落地時的動能為0.9 J

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【題目】甲乙兩汽車從同一地點開始行駛,它們的圖象如圖所示。忽略汽車掉頭所需時間。下列對汽車運動狀況的描述正確的是  

A. 在前4小時內(nèi),乙車運動加速度的大小總比甲車的小

B. 在前4小時內(nèi),第2小時末甲乙兩車相距最遠

C. 在第1小時末,乙車改變運動方向

D. 在第2小時末,甲乙兩車相距60km

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【題目】如圖所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。托盤和砝碼的總質(zhì)量記為m,小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量記為M,實驗中用托盤和砝碼總重力的大小作為細線對小車的拉力。

(1)為科學的探究aF、M的關(guān)系,本實驗應(yīng)該采用的主要科學實驗方法是___________。

(2)為使得細線對小車的拉力等于小車受到的合力,在實驗時需進行的關(guān)鍵步驟是__________

(3)如圖所示是實驗中打出的一條紙帶,O、A、B、CD為在紙帶上所選的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間還有四個點,所用交變電源的周期T=0.02s。測量出相鄰計數(shù)點之間的距離分別為:OA=2.81cmAB=3.20cm,BC=3.61cm,CD=4.00cm。則打點計時器打下C點的瞬時速度vB=_________m/s,該物體運動的加速度a=__________m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(4)小明同學在實驗時長木板保持水平,其余操作均是規(guī)范的,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的aF圖如圖所示,由此分析可知,小車與長木板間的動摩擦因數(shù)是__________。(g=10m/s2

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【題目】質(zhì)量為1kg的物體靜止在光滑水平面上,某時刻受到水平拉力F的作用(Ft圖像如圖所示),若在第1 s內(nèi)物體受到的拉力F向右,關(guān)于物體在03 s時間內(nèi)的運動情況,下列說法正確的是

A. 03s時間內(nèi)物體先向右運動,再向左運動

B. 03s時間內(nèi)物體始終向右運動

C. 物體在第1s末的速度最大

D. 物體在第3s末的速度最大

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【題目】如圖是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖,E為電源,G為靈敏電流計,A為固定的導體芯,B為導體芯外面的一層絕緣物質(zhì),C為導電液體.已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為:電流從右邊接線柱流進電流計,指針向右偏.如果在導電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針向右偏轉(zhuǎn),則(   )

A. 導體芯A所帶電量在增加,液體的深度h在增大

B. 導體芯A所帶電量在減小,液體的深度h在增大

C. 導體芯A所帶電量在增加,液體的深度h在減小

D. 導體芯A所帶電量在減小,液體的深度h在減小

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【題目】某同學在用小車做測定勻變速直線運動的加速度實驗時,從打出的若干紙帶中選出了如圖所示的一條(每兩點間還有四個點沒有畫出來),上面的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離.打點計時器的電源頻率為50 Hz.

計算出打下計數(shù)點2、4時小車的瞬時速度分別為v2______、v4________;該勻變速直線運動的加速度a________.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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