【題目】如圖所示,兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌電阻不計,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上.長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個燈泡,燈泡的電阻也為R.現(xiàn)閉合開關(guān)K,給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為F=2mg的恒力,使金屬棒由靜止開始運(yùn)動,當(dāng)金屬棒達(dá)到最大速度時,燈泡恰能達(dá)到它的額定功率.重力加速度為g,求:

(1)金屬棒能達(dá)到的最大速度vm;
(2)燈泡的額定功率PL
(3)若金屬棒上滑距離為s時速度恰達(dá)到最大,求金屬棒由靜止開始上滑2s的過程中,金屬棒上產(chǎn)生的電熱Q1

【答案】
(1)

解:金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)加速度為零時,金屬棒達(dá)到最大速度,此后開始做勻速直線運(yùn)動.

設(shè)最大速度為vm,則速度達(dá)到最大時有:

E=BLvm F=BIL+mgsinθ

解得:


(2)

解:根據(jù)電功率表達(dá)式:

解得: =


(3)

解:設(shè)整個電路放出的電熱為Q,由能量守恒定律有:

解得:Q=

根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn),可知金屬棒上產(chǎn)生的電熱Q1=

解得:Q1=


【解析】(1)金屬棒ab先加速下滑,所受的安培力增大,加速度減小,后勻速下滑,速度達(dá)到最大.由閉合電路歐姆定律、感應(yīng)電動勢和安培力公式推導(dǎo)出安培力的表達(dá)式,根據(jù)平衡條件求解最大速度.(2)有電功率定義式求解額定功率(3)當(dāng)金屬棒下滑直到速度達(dá)到最大的過程中,金屬棒的機(jī)械能減小轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律求解電熱.
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題,首先需要了解焦耳定律(焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,單位是J.焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的),還要掌握電功率和電功(電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對電荷做功.電場力對電荷做功,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.因此電功W=qU=UIt,這是計算電功普遍適用的公式. ? 單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率,P=W/t=UI,這是計算電功率普遍適用的公式)的相關(guān)知識才是答題的關(guān)鍵.

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】如圖所示,傾角為37o的粗糙斜面固定在水平地面上,斜面上放置質(zhì)量均為1kg的A、B兩物體,A、B之間有一勁度系數(shù)很大的輕質(zhì)彈簧,彈簧與A栓連,與B接觸但不栓連,初始彈簧被鎖定,彈性勢能為4J,A、B恰好靜止在斜面上,物體與斜面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等,B與斜面間的動摩擦因數(shù)是A的2倍,現(xiàn)解除彈簧鎖定,A、B在極短的時間內(nèi)被彈簧彈開,求:

(1)A、B與斜面間的摩擦因數(shù)u1、u2分別是多少?
(2)彈簧剛恢復(fù)原長時A、B的速度大小v1、v2
(3)彈簧剛恢復(fù)原長后1.2s時,A、B間的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在動摩擦因數(shù)μ0.2的水平面上,質(zhì)量m2kg的物塊與水平輕彈簧相連,物塊在與水平方向成θ45°角的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),此時水平面對物塊的彈力恰好為零,g10m/s2,以下說法正確的是(  )

A. 此時輕彈簧的彈力大小為20N

B. 當(dāng)撤去拉力F的瞬間,物塊的加速度大小為10m/s2,方向向左

C. 若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間物塊的加速度大小為8m/s2,方向向右

D. 若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間物塊的加速度為0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后,又發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機(jī)﹣﹣法拉第圓盤發(fā)電機(jī),揭開了人類將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行應(yīng)用的序幕.法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的原理如圖所示,將一個圓形金屬盤放置在電磁鐵的兩個磁極之間,并使盤面與磁感線垂直,盤的邊緣附近和中心分別裝有與金屬盤接觸良好的電刷A、B,兩電刷與靈敏電流計相連.當(dāng)金屬盤繞中心軸按圖示方向轉(zhuǎn)動時,則電刷A的電勢電刷B的電勢(填高于、低于或等于);若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速,靈敏電流計的示數(shù)將;(填增大、減小或不變);若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑,靈敏電流計的示數(shù)將(填增大、減小或不變)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻,考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大,為了提高實(shí)驗(yàn)的精度,需要測量電壓表的內(nèi)阻.實(shí)驗(yàn)室中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表,該同學(xué)便充分利用這塊表,設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路,既能實(shí)現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量,又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量.他用到的實(shí)驗(yàn)器材有:待測水果電池組(電動勢約4V,內(nèi)阻約50Ω)、雙向電壓表(量程為2V,內(nèi)阻約為2kΩ)、電阻箱(0﹣9999Ω)、滑動變阻器(0﹣200Ω)、一個單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線.

(1)該同學(xué)按如圖1所示電路圖連線后,首先利用半偏法測出了電壓表的內(nèi)阻.請完善測量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟:
①將R2的滑動觸片滑至最左端,將S撥向1位置,將電阻箱阻值調(diào)為0;
②調(diào)節(jié)R2的滑動觸片,使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏;
③保持不變,調(diào)節(jié)R1 , 使電壓表的示數(shù)達(dá)到
④讀出電阻箱的阻值,記為R1 , 則電壓表的內(nèi)阻RV=
(2)若測得電壓表內(nèi)阻為2kΩ,可分析此測量值應(yīng)真實(shí)值.(填“大于“、“等于”、“小于”)
(3)接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①將開關(guān)S撥至(填“1”或者“2”)位置,將R2的滑動觸片移到最端,不再移動;
②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的示數(shù)達(dá)到一合適值,記錄電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值;
③重復(fù)第二步,記錄多組電壓表的示數(shù)和對應(yīng)的電阻箱的阻值:
(4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R,做出 圖象.則可消除系統(tǒng)誤差,如圖2所示.其中橫軸截距為b,斜率為k,則電動勢的表達(dá)式為: , 內(nèi)阻的表達(dá)式為:

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某人造地球衛(wèi)星因受高空稀薄空氣的阻力作用,繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道會慢慢改變,每次測量中衛(wèi)星的運(yùn)動可近似看作圓周運(yùn)動.某次測量衛(wèi)星的軌道半徑為r1 , 后來變?yōu)閞2(r2<r1).以Ek1、Ek2表示衛(wèi)星在這兩個軌道上的動能,T1、T2表示衛(wèi)星在這兩個軌道上繞地球運(yùn)動的周期,則( )
A.Ek2<Ek1 , T1<T2
B.Ek2<Ek1 , T1>T2
C.Ek2>Ek1 , T1<T2
D.Ek2>Ek1 , T1>T2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上,一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端,滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f.現(xiàn)用一水平恒力F作用在滑塊上,當(dāng)滑塊運(yùn)動到木板右端時,木板在地面上移動的距離為s.
下列說法正確的是( )

A.上述過程中,滑塊克服摩擦力做功為f(L+s)
B.其他條件不變的情況下,M越大,s越小
C.其他條件不變的情況下,F(xiàn)越大,滑塊到達(dá)木板右端所用時間越長
D.其他條件不變的情況下,F(xiàn)越大,滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】物體作直線運(yùn)動,速度圖象如右圖.由圖象可以判斷( )

A.第1s末物體的速度方向發(fā)生改變
B.第2s末物體的加速度方向發(fā)生改變
C.第3s末和第5s末物體的位置相同
D.前2s物體的位移為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在同一豎直面內(nèi)有多根交于O點(diǎn)的光滑直桿具有不同的傾角,每根直桿上均套有一個小環(huán).使它們同時從O點(diǎn)由靜止釋放,則此后的某個相同時刻,這些小環(huán)所處的位置將處于( )

A.某一個圓上
B.某一條拋物線上
C.某一條水平直線上
D.某一條不規(guī)則曲線上

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