如圖甲所示，固定于水平面上的兩根互相平行且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。兩導(dǎo)軌間距離l= 0.5m，兩軌道的左端之間接有一個(gè)R=0.5W的電阻。導(dǎo)軌上垂直放置一根質(zhì)量m=0.5kg的金屬桿。金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。將與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，使桿從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度v也會(huì)變化，v與F的關(guān)系如圖乙所示。取重力加速度g=10m/s2，金屬桿與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，金屬桿始終與軌道垂直且它們之間保持良好接觸。
 
（1）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？
（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，以及金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ 。

（1）加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)；（2）B=1T；μ=0.4。

解析試題分析：（1）當(dāng)對(duì)桿施加一定的拉力而使桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流產(chǎn)生的安培力又阻礙桿的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度越大，安培力就越大，直到拉力與安培力、摩擦力的保力為零時(shí)，桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)前，桿的加速度是變化的，所以它做變加速直線運(yùn)動(dòng)；由于桿受到的合力是小的，故加速度逐漸減小，所以桿做的是加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)。
（2）設(shè)桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則此時(shí)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv，電路中的電流為I=，安培力的大小為F=BlI=。
設(shè)摩擦力為f，則當(dāng)拉力為4N時(shí)，桿勻速的速度為4m/s，故4N=f+N；
則當(dāng)拉力為8N時(shí)，桿勻速的速度為12m/s，故8N=f+N；
解之得：B=1T，f=2N；
故金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ==0.4。
考點(diǎn)：牛頓第二定律，安培力的計(jì)算。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

如右圖所示，小球在豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)側(cè)壁半徑為R，小球半徑為r，則下列說(shuō)法正確的是(　　)

A．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度
B．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度
C．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球有較小的作用力
D．小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)管壁對(duì)小球一定有作用力

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

如圖所示，線段OA=3OB，A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)它們繞O點(diǎn)在光滑水平面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線段拉力之比TBA:TOB =             。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，質(zhì)量m=0.05kg的小球用一根長(zhǎng)度L=0.8m的細(xì)繩懸掛在天花板的O點(diǎn)，懸線豎直時(shí)小球位于C點(diǎn)。若保持細(xì)線張緊，將小球拉到位置A，然后將小球由靜止釋放。已知OA與豎直方向的夾角θ=37°，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

（1）小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；
（2）小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)受到細(xì)繩的拉力大小；
（3）若在O和C之間某位置D有一水平釘子，使得細(xì)繩恰好能拉著小球繞D點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。求D點(diǎn)與天花板的距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

在光滑的水平面內(nèi)，一質(zhì)量m="1" kg的質(zhì)點(diǎn)以速度v0="10" m/s沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)原點(diǎn)后受一沿y軸正方向上的水平恒力F="15" N作用，直線OA與x軸成α=37°，如下圖所示曲線為質(zhì)點(diǎn)的軌跡圖（g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8），求：如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與直線OA相交于P點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)到P點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間以及P點(diǎn)的坐標(biāo)；

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

汽車(chē)的質(zhì)量為4×10 3kg，額定功率為30kW，運(yùn)動(dòng)中阻力大小為車(chē)重的0.1倍。汽車(chē)在水平路面上從靜止開(kāi)始以8×10 3N的牽引力出發(fā)，求：（g取10m/s2）
（1）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)的時(shí)間汽車(chē)達(dá)到額定功率？
（2）汽車(chē)達(dá)到額定功率后保持功率不變，運(yùn)動(dòng)中最大速度多大？
（3）汽車(chē)加速度為0.6m/s2時(shí)速度多大？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩個(gè)帶電滑塊甲和乙系于一根絕緣細(xì)繩的兩端，放在一個(gè)光滑的絕緣平面上，整體置于方向水平向右、大小為N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，甲的質(zhì)量為kg，帶電荷量為C，乙的質(zhì)量為kg，帶電荷量為C。開(kāi)始時(shí)細(xì)繩處于拉直狀態(tài)。由靜止釋放兩滑塊，t=3s時(shí)細(xì)繩斷裂，不計(jì)滑塊間的庫(kù)侖力。試求：

（1）細(xì)繩斷裂前，兩滑塊的加速度；
（2）由靜止開(kāi)始釋放后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，乙的電勢(shì)能增量的最大值；
（3）當(dāng)乙的電勢(shì)能增量為零時(shí)，甲與乙組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖（a）所示，一物體以一定的速度v0沿足夠長(zhǎng)斜面向上運(yùn)動(dòng)，此物體在斜面上的最大位移與斜面傾角的關(guān)系由圖（b）中的曲線給出。設(shè)各種條件下，物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)不變。g=10m/s2試求

（1）物體的初速度大��； 
（2）物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)； 
（3）當(dāng)θ為30°時(shí)最大位移。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(19分)如圖所示，AB段為一半徑R＝0.2 m的光滑圓弧軌道，EF是一傾角為30°的足夠長(zhǎng)的光滑固定斜面，斜面上有一質(zhì)量為0.1 kg的薄木板CD，開(kāi)始時(shí)薄木板被鎖定．一質(zhì)量也為0.1 kg的物塊(圖中未畫(huà)出)從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，通過(guò)B點(diǎn)后水平拋出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以平行于薄木板的方向滑上薄木板，在物塊滑上薄木板的同時(shí)薄木板解除鎖定，下滑過(guò)程中某時(shí)刻物塊和薄木板能達(dá)到共同速度．已知物塊與薄木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝.(g＝10 m/s2，結(jié)果可保留根號(hào))求：

(1)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大��；
(2)物塊滑上薄木板時(shí)的速度大小；
(3)達(dá)到共同速度前物塊下滑的加速度大小及從物塊滑上薄木板至達(dá)到共同速度所用的時(shí)間．

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