9．如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長．電阻不計的平行金屬導軌相距l(xiāng)m，導軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R=1Ω的電阻．勻強磁場方向與導軌平面垂直向上．質(zhì)量為0.2kg．電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.5，當金屬棒下滑速度達到10m/s后，開始穩(wěn)定下滑．求：
（1）金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大�。�
（2）磁感應強度的大��；
（3）在金屬棒穩(wěn)定下滑10s過程中，通過電阻的電荷量為多少．（g=10rn/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

分析 （1）金屬棒開始下滑的初速為零，安培力為零，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度大��；
（2）根據(jù)平衡條件求解安培力大小，再根據(jù)安培力的計算公式求解磁感應強度大�。�
（3）根據(jù)電荷量的計算公式q=It結合法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律求解電荷量大�。�

解答 解：（1）金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律：mgsinθ-μmgcosθ=ma，
解得a=10×（0.6-0.5×0.8）m/s2=2m/s2；
（2）金屬棒運動達到穩(wěn)定時，所受安培力為F，棒在沿導軌方向受力平衡：
根據(jù)平衡條件可得：mgsinθ-μmgcosθ-F=0，
解得F=0.4N；
設電路中電流為I，兩導軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應強度為B
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得電流強度：I=$\frac{BLv}{R}$
安培力：F=BIL，
解得 F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，
解得：B=0.2T；
（3）根據(jù)電荷量的計算公式可得：q=It
根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律可得：I=$\frac{Blv}{R}$
解得：q=$\frac{Blv}{R}$t=20C．
答：（1）金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大小為2m/s2；
（2）磁感應強度的大小為0.2T；
（3）在金屬棒穩(wěn)定下滑10s過程中，通過電阻的電荷量為20C．

點評 對于電磁感應問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點是分析安培力作用下導體棒的平衡問題，根據(jù)平衡條件列出方程；另一條是能量，分析涉及電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題，根據(jù)動能定理、功能關系等列方程求解．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

1．用自由落體法驗證機械能守恒定律的實驗中：
（1）運用公式$\frac{1}{2}m{V^2}=mgh$對實驗條件的要求是：在打第一個點時重錘恰好由靜止開始下落，為此所選擇的紙帶第1、2兩個打點間的距離應接近2mm．
（2）某同學實驗步驟如下：
A．用天平準確測出重錘的質(zhì)量；
B．把打點定時器架在鐵架臺上，并接上直流電源；
C．將紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過打點定時器的限位孔，使重錘靠近打點定時器；
D．先釋放重錘，后接通電源；
E．取下紙帶，再重復幾次；
F．選擇紙帶，測量紙帶上某些點之間的距離
G．根據(jù)測量結果進行計算
你認為他實驗步驟中多余的步驟是A，錯誤的步驟是BD（均填序號）
（3）在本次驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=200g 的重錘拖著紙帶由靜止開始下落，在下落過程中，打點計時器在紙帶上打出一系列的點．在紙帶上選取三個相鄰計數(shù)點A、B和C，相鄰計數(shù)點時間間隔為0.100s，O為重錘開始下落時記錄的點，各計數(shù)點到O點的距離如圖2所示，長度單位是cm，當?shù)刂亓铀俣萭為9.80m/s2．

①打點計時器打下計數(shù)點B時，重錘下落的速度vB=2.91m/s（保留三位有效數(shù)字）；
②從打下計數(shù)點O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘重力勢能減小量△Ep=0.856J，重錘動能增加量△EK=0.847J（保留三位有效數(shù)字）；
③即使在實驗操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理均正確的前提下，該實驗求得的△Ep通常略大于△Ek，這是由于實驗存在系統(tǒng)誤差，該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因是：存在阻力作用．查看答案
（4）在該實驗中實驗者如果根據(jù)紙帶算出相關各點的速度V，量出下落的距離h，以$\frac{V^2}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖3中的B就證明機械能是守恒的，圖象的斜率代表的物理量是重力加速度g．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

2．如圖所示，質(zhì)量相等的兩小球a、b分別從斜面頂端A和斜面中點B沿水平方向拋出，恰好都落在斜面底端，不計空氣阻力．則有（　�。�
A．a、b的運動時間滿足ta=$\sqrt{2}$tb
B．a、b的初速度大小滿足va=2vb
C．a、b到達斜面底端時速度方向相同
D．a、b到達斜面底端時的動能滿足Eka=2Ekb

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

19．用如圖的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為3.0eV的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2mA，移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表讀數(shù)為0，則（　�。�
A．電鍵K斷開后，沒有電流流過電流表G
B．所有光電子的初動能為0.7 eV
C．光電管陰極的逸出功為2.3 eV
D．改用能量為1.5 eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．（1）用螺旋測微器測一金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示，由圖可讀出金屬絲的直徑為1.556～1.559mm．
（2）現(xiàn)用20分度的游標卡尺測定某圓筒的內(nèi)徑，應選用A（填圖中的A或B）測腳，卡尺上的示數(shù)如圖2，可讀出圓筒的內(nèi)徑為11.50mm．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

14．如圖所示，無限長金屬導軌EF、PQ固定在傾角為θ=53°的光滑絕緣斜面上，軌道間距L=1m，底部接入一阻值為R=0.4Ω的定值電阻，上端開口．整個空間有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度B=2T．一質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab與導軌接觸良好，ab與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，ab連入導軌間的電阻r=0.1Ω，電路中其余電阻不計．現(xiàn)用一質(zhì)量M=2.86kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細繩繞過光滑的定滑輪與ab相連．由靜止釋放M，當M下落高度h=2.0m時，ab開始勻速運動（運動中ab始終垂直導軌，并接觸良好）．不計空氣阻力，sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2．求
（1）ab棒沿斜面向上運動的最大速度Vm
（2）ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)流過電阻R的總電荷量q．
（3）ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

1．如圖，兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于傾角θ=30°的固定斜面上，導軌上、下端分別接有阻值R1=10Ω和R2=30Ω的電阻，導軌自身電阻忽略不計，導軌寬度L=2m，在整個導軌平面內(nèi)都有垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻r=2.5Ω的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過程中始終與導軌垂直且與導軌接觸良好．當金屬棒ab下滑高度h=3m時，速度恰好達到最大值．（g=10m/s2）求：
（1）金屬棒ab達到的最大速度vm；
（2）該過程通過電阻R1的電量q；
（3）金屬棒ab在以上運動過程中導軌下端電阻R2中產(chǎn)生的熱量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

18．如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距L=0.5m，導軌上端連接著電阻R=0.6Ω，質(zhì)量為m=0.2kg、電阻為r=0.4Ω的金屬桿ab與導軌垂直并接觸良好，導軌電阻不計．整個裝置處于與導軌平面垂直的磁感應強度為B=1T的勻強磁場中．a(chǎn)b桿由靜止釋放，下落高度h=1m時，桿ab速率變?yōu)関=2m/s，取g=10m/s2．求：
（1）桿ab速率為v=2m/s時，通過電阻R的電流大小
（2）桿ab速率為v=2m/s時，桿ab所受安培力的大小和方向
（3）ab桿由靜止釋放，下落高度h=1m過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

19．用一水平拉力使質(zhì)量為m的物體從靜止開始沿粗糙的水平面運動，物體的v-t圖象如圖所示．下列表述正確的是（　�。�
A．在0～t1時間內(nèi)物體做曲線運動B．在0～t1時間內(nèi)拉力逐漸減小
C．在0～t1時間內(nèi)合外力做功$\frac{1}{2}$mv2D．在t1～t2時間內(nèi)拉力的功率為零

查看答案和解析>>

同步練習冊答案