【題目】如圖甲所示,彎折成90°角的兩根足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌平行放置,形成左右兩導(dǎo)軌平面,左導(dǎo)軌平面與水平面成53°角,右導(dǎo)軌平面與水平面成37°角,兩導(dǎo)軌相距L=0.2m,電阻不計(jì).質(zhì)量均為m=0.1kg,電阻均為R=0.1Ω的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0T,方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.t=0時(shí)刻開始,ab桿以初速度v1沿右導(dǎo)軌平面下滑.t=ls時(shí)刻開始,對(duì)ab桿施加一垂直ab桿且平行右導(dǎo)軌平面向下的力F,使ab開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng).cd桿運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖像如圖乙所示(其中第1s、第3s內(nèi)圖線為直線).若兩桿下滑過程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,g取10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

(1)在第1秒內(nèi)cd桿受到的安培力的大。
(2)ab桿的初速度v1;
(3)若第2s內(nèi)力F所做的功為9J,求第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱.

【答案】
(1)

解:ab桿沿左側(cè)導(dǎo)軌下滑,根據(jù)右手定則可知ab桿中感應(yīng)電流由a到b,則cd桿中電流由d到c,

根據(jù)左手定則可知cd桿受到的安培力垂直于右側(cè)導(dǎo)軌向下.

根據(jù)v﹣t圖像可知,c d桿在第1s內(nèi)的加速度:a1= = =4m/s2,

對(duì)cd桿受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:mgsin53°﹣μ(mgcos53°+F安培)=ma1

解得,安培力大。篎安培=0.2N


(2)

解:對(duì)cd桿:安培力:F安培=BIL,

回路中電流:I= = =1A,

對(duì)ab桿:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=I2R=1×2×0.1=0.2V,

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=BLv1,

解得:ab桿的初速度:v1= = =1m/s


(3)

解:根據(jù)v﹣t圖像可知,c d桿在第3s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),

加速度:a2= = =﹣4m/2,

對(duì)cd桿受力分析,根據(jù)牛頓第二定律,有:

mgsin53°﹣μ(mgcos53°+F安培′)=ma2

解得,安培力:F安培′=1.8N,

安培力:F安培′=BI′L=

解得,2s時(shí)ab桿的速度:v2=9m/s,

第2s內(nèi)ab桿做勻加速運(yùn)動(dòng),ab桿的位移:

x2= t= ×1=5m,

對(duì)ab桿,根據(jù)動(dòng)能定理,有:

WF+mgx2sin37°﹣μmgx2cos37°+W安培= mv22 mv12,

解得安培力做功:W安培=﹣6J,

回路中產(chǎn)生的焦耳熱:Q=﹣W安培=2Qcd,

解得,第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱:Qcd=3J


【解析】(1)根據(jù)圖示圖像求出cd棒的加速度,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出安培力大。2)對(duì)cd桿受力分析,結(jié)合v﹣t圖像求得回路中感應(yīng)電流大小,感應(yīng)電流是ab棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生,再由電磁感應(yīng)定律求得ab的速度.(3)求出2s末時(shí)ab棒的速度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)知識(shí)求得ab運(yùn)動(dòng)得距離,再由動(dòng)能定理求解焦耳熱.
【考點(diǎn)精析】利用焦耳定律對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知焦耳定律: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(duì)純電阻電路還是對(duì)非純電阻電路都是適用的.

練習(xí)冊(cè)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,一物塊通過光滑滑輪懸掛在輕繩上,輕繩左端a固定在水平天花板上,輕繩右端b沿天花板水平緩慢右移過程中,用T表示輕繩彈力的大小,用F表示Oa、Ob兩部分繩的合力,下列說法正確的是( )

A.T不變
B.T變小
C.F增大
D.F不變

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【題目】為了探測(cè)某星球,某宇航員乘探測(cè)飛船先繞該星球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得運(yùn)行周期為T,然后登陸該星球,測(cè)得一物體在此星球表面做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是在地球表面同一高度處做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間的一半,已知地球表面重力加速度為g,引力常量為G,則由此可得該星球的質(zhì)量為( )
A.
B.
C.
D.

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【題目】某物體表現(xiàn)出各向異性是由于組成物體的物質(zhì)微粒( 。

A.在空間的排列不規(guī)則

B.在空間按一定的規(guī)則排列

C.數(shù)目較多的緣故

D.數(shù)目較少的緣故

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【題目】如圖所示,傾角為30°的光滑斜面的下端有一水平傳送帶,傳送帶正以6m/s速度運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向如圖所示.一個(gè)質(zhì)量為m的物體(物體可以視為質(zhì)點(diǎn)),從h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑,物體經(jīng)過A點(diǎn)時(shí),不管是從斜面到傳送帶還是從傳送帶到斜面,都不計(jì)其速率變化.物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度g=10m/s2 , 則:

(1)物體由靜止沿斜面下滑到斜面末端需要多長(zhǎng)時(shí)間;
(2)物體在傳送帶上向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離(傳送帶足夠長(zhǎng));
(3)物體第一次通過傳送帶返回A點(diǎn)后,沿斜面上滑的最大高度為多少.

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【題目】如圖所示,a為地球赤道上的物體,b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,c為地球同步衛(wèi)星.關(guān)于a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是( )

A.地球?qū)、c兩星的萬有引力提供了向心力,因此只有a受重力,b、c兩星不受重力
B.周期關(guān)系為Ta=Tc>Tb
C.線速度的大小關(guān)系為va<vc<vb
D.向心加速度的大小關(guān)系為aa>ab>ac

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【題目】在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí),讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng),通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.
(1)為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡,下面列出了一些操作要求,將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)填在橫線上
A.通過調(diào)節(jié)使斜槽末端的切線保持水平
B.實(shí)驗(yàn)所用斜槽的軌道必須是光滑的
C.每次必須由靜止釋放小球,而釋放小球的位置始終相同
D.將球的位置標(biāo)在紙上后,取下紙,用直尺將點(diǎn)連成折線
(2)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí),用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)L=10cm,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖所示的a、b、c、d,則小球平拋的初速度為v0=m/s,小球過c點(diǎn)時(shí)速度的大小為 m/s(結(jié)果可含根式,g取10m/s2).

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用一水平力F將兩鐵塊A和B緊壓在豎直墻上而靜止,如圖所示,對(duì)此,下列說法中正確的是( )

A.鐵塊A對(duì)B的摩擦力可能向上,可能向下,也可能沒有摩擦力
B.墻對(duì)鐵塊B的摩擦力一定向上
C.鐵塊B肯定對(duì)A施加豎直向上的摩擦力
D.鐵塊B共受到4個(gè)力的作用

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【題目】在平直的公路上,假設(shè)汽車開始啟動(dòng)時(shí),先勻加速行駛,達(dá)到額定功率后,始終保持額定功率不變繼續(xù)行駛,設(shè)汽車所受阻力恒定,則關(guān)于汽車運(yùn)動(dòng)全過程中的速度隨時(shí)間的變化圖像可能是圖中的( )
A.
B.
C.
D.

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