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6.如圖所示,足夠長、傾角θ=37°的光滑傾斜導(dǎo)軌與粗糙水平導(dǎo)軌相連,導(dǎo)軌寬L=1m,處在垂直于傾斜導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場B中;導(dǎo)體棒ab和cd都垂直于導(dǎo)軌,ab在傾斜導(dǎo)軌上,cd在水平導(dǎo)軌上,質(zhì)量都是m=0.2kg,電阻分別為rab=2Ω,rcd=3Ω.a(chǎn)b棒由靜止開始運(yùn)動,經(jīng)過一段時間,通過cd棒電荷量q=1C,ab剛好達(dá)到最大速度v=6m/s,cd始終靜止.sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.導(dǎo)軌電阻不計(jì).求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��;
(2)這段時間內(nèi),cd棒受到靜摩擦力的最大值和方向;
(3)這段時間內(nèi),cd棒中產(chǎn)生的熱量Qcd

分析 (1)當(dāng)ab棒勻速下滑時受力平衡,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件結(jié)合閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律求解;
(2)當(dāng)速度最大時電流最大,根據(jù)平衡條件結(jié)合力的分析求解;
(3)根據(jù)電荷量的計(jì)算公式求解ab下滑的距離,根據(jù)能量關(guān)系求解cd棒中產(chǎn)生的熱.

解答 解:(1)當(dāng)ab棒勻速下滑時受力平衡,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得:
FA=BIL=mgsinθ,
根據(jù)閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可得:
I=BLvrab+rcd
聯(lián)立解得:B=1T;
(2)當(dāng)速度最大時電流最大,為:
I=BLvrab+rcd=1.2A
此時cd受到的安培力在水平方向的分力為:F′A=BILcosθ=0.96N,方向向右,
所以cd棒受到的最大靜摩擦力為:f=F′A=0.96N,方向向左;
(3)設(shè)該過程中ab棒下滑的最大距離為x,根據(jù)電荷量的計(jì)算公式可得:
q=¯It=\frac{△Φ}{R}=\frac{BLx}{{r}_{ab}+{r}_{cd}},
解得:x=5m,
設(shè)產(chǎn)生的總熱量為Q,根據(jù)能量關(guān)系可得:
mgxsinθ=\frac{1}{2}m{v}^{2}+Q,
解得:Q=2.4J,
則cd棒中產(chǎn)生的熱量為:
Qcd=\frac{{r}_{cd}}{{r}_{ab}+{r}_{cd}}Q=1.44J.
答:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為1T;
(2)這段時間內(nèi),cd棒受到靜摩擦力的最大值為0.96N,方向向左;
(3)這段時間內(nèi),cd棒中產(chǎn)生的熱量Qcd為1.44J.

點(diǎn)評 對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,主要是根據(jù)安培力作用下的平衡問題、牛頓第二定律、動量定理等列方程求解;另一條是能量角度,分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量如何轉(zhuǎn)化,根據(jù)能量守恒定律、焦耳定律等求解是關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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17.一個小朋友從粗糙的滑梯上加速滑下的過程中,對小朋友的下列判斷正確的是( �。�
A.重力勢能減小,動能減小B.重力勢能減小,動能增加
C.重力勢能增加,動能減小D.重力勢能增加,動能增加

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

17.如圖所示,水平地面BC與光滑曲面AB相切于B點(diǎn),與內(nèi)壁光滑的\frac{1}{4}細(xì)圓管CD相切于C點(diǎn),管口D正下方直立一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,彈簧下端固定,上端恰好與管口D齊平.將質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在彈簧上端且緩慢下壓彈簧,當(dāng)彈簧壓縮的長度x1=\frac{4mg}{k}(其中g(shù)為重力加速度大小),對應(yīng)彈簧的彈性勢能Ep1=\frac{8{m}^{2}{g}^{2}}{k}時,由靜止開始釋放物塊,物塊進(jìn)入管口D后沿DCBA軌道運(yùn)動且不脫離軌道.已知物塊速度最大時彈性勢能Ep2=\frac{{m}^{2}{g}^{2}}{2k},物塊與BC間的動摩擦因數(shù)μ=0.8,BC的長度L1=\frac{mg}{k},圓管CD的半徑R=\frac{mg}{k},求:
(1)物塊的最大速度vmax;
(2)物塊第一次到達(dá)C點(diǎn)的速度大小vC;
(3)物塊最終停止的位置與B點(diǎn)的距離L.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

14.如圖所示,固定的豎直光滑圓孤軌道的半徑R=1.25m,A點(diǎn)與圓心O在同一水平線上,圓孤軌道底端B點(diǎn)與圓心在同一豎直線上,水平傳送帶以v0=4.0m/s的速度逆時針勻速運(yùn)轉(zhuǎn),質(zhì)量為0.5kg的物塊從軌道上的A點(diǎn)由靜止釋放.已知傳送帶長度為L=3.0m,物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,不計(jì)物塊通過軌道與傳送帶交接處的動能損失,取g=10m/s2,試求:
(1)物塊從A點(diǎn)下滑到B點(diǎn)時受到軌道的支持力大小FN;
(2)物塊在傳送帶上向右運(yùn)動,到達(dá)最右端時到B點(diǎn)的距離x:
(3)若物塊每次到達(dá)傳送帶上最右端時,電動機(jī)驅(qū)動傳送帶的速度立即減小△v=1.0m/s,物塊最終停止時,在傳送帶上相對于地面運(yùn)動的總路程S.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

1.質(zhì)量為m的物體從高出地面H處由靜止開始自由落下,不考慮空氣阻力,落至地面進(jìn)入沙坑h米停止,求物體在沙坑中受到的平均阻力.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某同學(xué)用如圖所示裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?br />
(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時器的工作電壓為220V;
(2)打出的紙帶圖所示,實(shí)驗(yàn)時紙帶的乙端是和重物相連;(選填“甲”“乙”)
(3)紙帶上1到9各點(diǎn)為計(jì)時點(diǎn),由紙帶所示數(shù)據(jù)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁?.4m/s2,打計(jì)時點(diǎn)5時重物的瞬時速度2.43m/s.
(4)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣日鎸?shí)數(shù)值是9.8m/s2,請寫出一個測量值與真實(shí)值有差異的原因阻力的存在.

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18.在用電壓表和電流表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,下列實(shí)驗(yàn)原理圖最合理的是甲圖(填“甲圖”或“乙圖”)

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15.如圖所示,輕質(zhì)桿OA繞端點(diǎn)O在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動,B點(diǎn)是OA的中點(diǎn),則( �。�
A.A點(diǎn)的角速度比B點(diǎn)的角速度小B.A點(diǎn)的線速度比B點(diǎn)的線速度小
C.A點(diǎn)的角速度與B點(diǎn)的角速度相等D.A點(diǎn)的線速度與B點(diǎn)的線速度相等

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

16.質(zhì)量m=2kg的木塊靜止在高h(yuǎn)=1.2m的平臺上,木塊與平臺間摩擦因數(shù)為0.2.用水平推力F=20N,使木塊向前運(yùn)動了L1=3m時撤去,木塊又滑行L2=1m時飛出平臺,求
(1)木塊從平臺飛出到落地平拋需要多長時間?
(2)木塊落地時的速度大小?(g=10m/s2 )

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