【題目】如圖1所示,兩根水平的金屬光滑平行導(dǎo)軌,其末端連接等高光滑的圓弧,其軌道半徑r=0.5m,圓弧段在圖中的cdab之間,導(dǎo)軌的間距為L=0.5m,軌道的電阻不計,在軌道的頂端接有阻值為R=2.0Ω的電阻,整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=2.0T.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計,質(zhì)量m=1.0kg的金屬棒,從軌道的水平位置ef開始在拉力F作用下,從靜止勻加速運動到cd的時間t0=2.0s,在cd時的拉力為F0=3.0N.已知金屬棒在efcd之間運動時的拉力隨時間變化的圖象如圖2所示,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)求勻加速直線運動的加速度;

(2)金屬棒做勻加速運動時通過金屬棒的電荷量q

(3)勻加到cd后,調(diào)節(jié)拉力使金屬棒接著沿圓弧做勻速圓周運動至ab處,金屬棒從cd沿圓弧做勻速圓周運動至ab的過程中,拉力做的功W

【答案】115m/s2215C3559J

【解析】試題分析:(1)設(shè)金屬棒勻加速運動的加速度為a,則運動到cd的速度:v=2a

當金屬棒在cd時為研究對象,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:E=BLv

產(chǎn)生的電流:

金屬棒所受的安培力:F=BIL

據(jù)牛頓第二定律得:F0﹣F=ma

聯(lián)立以上帶入數(shù)據(jù)解得:a=15m/s2

2)據(jù)以上可知,金屬棒勻加速運動的位移:s=at2

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:

通過金屬棒的平均電流:

通過金屬棒的電量:q=I1△t ⑤

聯(lián)立①②③④⑤帶入數(shù)據(jù)解得:q=15C

3)金屬棒在圓弧軌道的速率:v=at=3m/s ⑥

運動的時間為:

產(chǎn)生的電動勢最大值:Em=BLv ⑧

由于圓弧段導(dǎo)體棒做的是勻速圓周運動,所以導(dǎo)體棒中產(chǎn)生正弦式電流,所以產(chǎn)生的熱量:

據(jù)能量守恒可知:W=Q+mgh 10

聯(lián)立以上解得:W=559J

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的,下列說法正確的是( )
A.銅絲編織的衣服不易拉破
B.電工被銅絲衣服所包裹,使體內(nèi)電勢為零
C.電工被銅絲衣服所包 裹,使體內(nèi)場強為零
D.銅絲電阻小,能對人體起到保護作用

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平放置的平行板電容器MN 兩板連接在一恒定電源電路中,開關(guān)閉合,一帶電粒子以某一初速度平行于極板進入平行板M 和N 之間的真空電場區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在N板上如圖所示的位置。在其它條件不變的情況下要使該粒子能從N板右端射出電場,下列操作中可能實現(xiàn)的是不計粒子重力

A保持開關(guān)S 閉合,適當下移M極板

B保持開關(guān)S 閉合,適當上移M極板

C先斷開開關(guān)S,將滑動變阻器R值調(diào)小

D先斷開開關(guān)S,再適當上移M極板

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】把兩張用軟紙摩擦過的塑料片相互靠近,它們會張開。這是由于它們之間存在
( )
A.彈力
B.摩擦力
C.靜電力
D.磁場力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于物體的運動,下列說法中正確的是

A. 物體的速度在增大,其加速度可能減小

B. 物體的加速度大小不變,其速度也一定不變

C. 物體的速度為零,其加速度也一定為零

D. 物體的加速度不為零,其速度一定改變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】

如圖所示,放在水平光滑的平面上質(zhì)量M=8 kg的小車,在小車左端加一水平恒力F,F(xiàn)=8 N,當小車向右運動的速度達到v0=1.5 m/s時,在小車右端輕輕地放上一個大小不計、質(zhì)量為m=2 kg的小物塊,物塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,小車足夠長.(取g=10 m/s2)求:

(1)物塊放上后,物塊及小車的加速度各為多大?

(2)經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度?

(3)從物塊放上小車開始,經(jīng)過t=1.5 s物塊通過的位移大小為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,三條平行等距的直虛線表示電場中的三個等勢面,等勢值分別是10V、20V、30V,實線表 示一帶負電的粒子在區(qū)域僅受電場力作用的運動軌跡,對于軌跡上的a、b、c三點來說( )

A. 粒子必先過a,再到b,然后到c

B. 粒子在三點受到的電場力Fa=Fb=Fc

C. 粒子在三點的動能關(guān)系是Ea>Eb>Ec

D. 粒子在三點的動能關(guān)系是Ec>Ea>Eb

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】實驗室進了一批用來做螺線管用的金屬導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實驗測定該材料的電阻率.

(1)實驗中他找來一定值電阻保護電表不被燒毀,為確定該產(chǎn)品是否可當成保護電阻,他用多用電表粗測其電阻:將選擇開關(guān)打到歐姆擋的“×10”倍率擋,測量結(jié)果如圖甲所示,則定值電阻為________Ω.

(2)通過測量確定該定值電阻可當成保護電阻,他便設(shè)計了如圖乙所示原理圖,根據(jù)圖乙將實物圖丙連接好.

(3)其主要實驗步驟如下:

①用螺旋測微器測金屬絲的直徑,測量結(jié)果如圖丁所示,則金屬絲的直徑D=________mm.

②適當取出一段樣品材料,然后按原理圖連接好實驗器材.

③用毫米刻度尺測量出接入實驗電路中金屬絲的長度,某次測量刻度尺的示數(shù)如圖戊所示,則金屬絲長度的測量值為L=________cm.

④改變接入電路中金屬絲的長度,重復(fù)實驗多次.

(4)根據(jù)實驗中的數(shù)據(jù),最后得到了如圖己所示的R—L 圖象,由圖象可求得金屬絲的電阻率ρ=________Ω·m,用來當成保護電阻的定值電阻R0=________Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實驗小組練習使用多用電表:

(1)同學(xué)甲把多用電表的選擇開關(guān)撥到歐姆擋的“×10Ω”位置,并經(jīng)過正確操作,測量某電阻時發(fā)現(xiàn)指針位置如圖甲所示,則該同學(xué)為了得到電阻阻值,接下來的操作步驟應(yīng)該是:____________________________________________;

(2)同學(xué)乙要利用毫安表和多用電表測量多用電表“×100Ω”擋(已正確調(diào)零)對應(yīng)的電源電動勢和毫安表0.6mA量程的電阻。

①請將圖乙的實物圖連接好。

②接通開關(guān),多用表和毫安表示數(shù)如圖丙和丁所示,則毫安表內(nèi)阻為_________,電源電動勢為____________。

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