光滑的平行金屬導軌長L=2 m,兩導軌間距d=0.5 m,軌道平面與水平面的夾角θ=30°,導軌上端接一阻值為R=0.6 Ω的電阻,軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強磁場,磁場的磁感應強度B=1 T,如圖所示.有一質(zhì)量m=0.5 kg、電阻r=0.4 Ω的金屬棒ab,放在導軌最上端,其余部分電阻不計.已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6 J,取g=10 m/s2,試求:
 
(1)當棒的速度v=2 m/s時,電阻R兩端的電壓;
(2)棒下滑到軌道最底端時速度的大;
(3)棒下滑到軌道最底端時加速度a的大。

(1)0.6 V (2)4 m/s (3)3 m/s2

解析試題分析:(1)當棒的速度v=2 m/s時,棒中產(chǎn)生的感應電動勢E=Bdv=1 V
此時電路中的電流I==1 A,所以電阻R兩端的電壓U=IR=0.6 V.
(2)根據(jù)Q=I2Rt得,可知在棒下滑的整個過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量Q2Q1=0.4 J
設(shè)棒到達最底端時的速度為v2,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,有:
mgLsin θ=m+Q1+Q2,解得:v2=4 m/s。
(3)棒到達最底端時,回路中產(chǎn)生的感應電流為:
根據(jù)牛頓第二定律有:
解得:a="3" m/s2
考點:本題考查電磁感應的力電綜合問題,涉及能量守恒定律。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,在y>0的空間中存在勻強電場,場強沿y軸負方向;在y<0的空間中存在勻強磁場,磁場方向垂直xy平面(紙面)向外.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子,經(jīng)過y軸上y=h處的點P1時速率為v0,方向沿x軸正方向;然后,經(jīng)過x軸上x=4h處的P2點進入磁場,轉(zhuǎn)半圈后并經(jīng)過y軸上的P3點.不計重力.求:

(1)電場強度的大;
(2)粒子到達P2時速度的大小和方向;
(3)磁感應強度的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,平面直角坐標系中,在第二象限內(nèi)有豎直放置的兩平行金屬板,其中右板開有小孔;在第一象限內(nèi)存在內(nèi)、外半徑分別為、R的半圓形區(qū)域,其圓心與小孔的連線與x軸平行,該區(qū)域內(nèi)有磁感應強度為B的勻強磁場,磁場的方向垂直紙面向里:在區(qū)域內(nèi)有電場強度為E的勻強電場,方向與x軸負方向的夾角為60°。一個質(zhì)量為m,帶電量為-q的粒子(不計重力),從左金屬板由靜止開始經(jīng)過加速后,進入第一象限的勻強磁場。求

(1)若兩金屬板間的電壓為U,粒子離開金屬板進入磁場時的速度是多少:
(2)若粒子在磁場中運動時,剛好不能進入的中心區(qū)域,此情形下粒子在磁場中運動的速度大小。
(3)在(2)情形下,粒子運動到的區(qū)域,它第一次在勻強電場中運動的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,在xOy平面中第一象限內(nèi)有一點P(4,3),OP所在直線下方有垂直于紙面向里的勻強磁場,OP上方有平行于OP向上的勻強電場,電場強度E=100V/m。一質(zhì)量m=1×10-6kg,電荷量q=2×10-3C帶正電的粒子,從坐標原點O以初速度v=1×103m/s垂直于磁場方向射入磁場,經(jīng)過P點時速度方向與OP垂直并進入電場,在經(jīng)過電場中的M點(圖中未標出)時的動能為P點時動能的2倍,不計粒子重力。求:
 
(1)磁感應強度的大小;
(2)O、M兩點間的電勢差;
(3)M點的坐標及粒子從O運動到M點的時間。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)足夠長的平行金屬導軌MN和PK表面粗糙,與水平面之間的夾角為α,間距為L。垂直于導軌平面向上的勻強磁場的磁感應強度為B,MP間接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導軌放置,其他電阻不計。如圖所示,用恒力F沿導軌平面向下拉金屬桿ab,使金屬桿由靜止開始運動,桿運動的最大速度為vm,t s末金屬桿的速度為v1,,前t s內(nèi)金屬桿的位移為x,(重力加速度為g)求:

(1)金屬桿速度為v1時加速度的大;
(2)整個系統(tǒng)在前t s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)有一個1000匝的矩形線圈,兩端通過導線與平行金屬板AB相連(如圖所示),線圈中有垂直紙面向外的勻強磁場;已知AB板長為,板間距離為。當穿過線圈的磁通量增大且變化率為時,有一比荷為的帶正電粒子以初速度從上板的邊緣射入板間,并恰好從下板的邊緣射出;之后沿直線MN運動,又從N點射入另一垂直紙面向外磁感應強度為的圓形勻強磁場區(qū)(圖中未畫出),離開圓形磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)了。不計帶電粒子的重力。試求

(1)AB板間的電壓
(2)的大小
(3)圓形磁場區(qū)域的最小半徑

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖(甲)所示的輪軸,它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O轉(zhuǎn)動。輪上繞有輕質(zhì)柔軟細線,線的一端系一重物,另一端系一質(zhì)量為m的金屬桿。在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導軌PQ、EF,在QF之間連接有阻值為R的電 阻,其余電阻不計,磁感應強度為B的勻強磁場與導軌平面垂直。開始時金屬桿置于導軌下端,將質(zhì)量為M的重物由靜止釋放,重物最終能勻速下降。運動過程中金屬桿始終與導軌垂直且接觸良好,忽略所有摩擦。

(1)重物勻速下降的速度V的大小是多少?
(2)對一定的磁感應強度B,重物的質(zhì)量M取不同的值,測出相應的重物做勻速運動時的速度,可得出v-M實驗圖線。圖(乙)中畫出了磁感應強度分別為B1和B2時的兩條實驗圖線,試根據(jù)實驗結(jié)果計算B1和B2的比值。
(3)若M從靜止到勻速的過程中一目下降的高度為h,求這一過程中R上產(chǎn)生的焦耳熱

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R
的電阻,在兩導軌間矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場,磁感應強度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導體棒ab,垂直擱在導軌上,與磁場左邊界相距d0.現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由靜止開始運動,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸,導軌電阻不計).求:

(1)在圖中標出當棒ab進入磁場后流過電阻R的電流方向;
(2)棒ab在離開磁場右邊界時的速度;
(3)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能.

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

一質(zhì)量為m的運動員從下蹲狀態(tài)向上起跳,經(jīng)時間,身體伸直并剛好離開地面,速度為v,在此過程中

A.地面對他的沖量為mv+mgΔt,地面對他做的功為
B.地面對他的沖量為為,地面對他做的功為零
C.地面對他的沖量為,地面對他做的功為
D.地面對他的沖量為為,地面對他做的功為零

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