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6.如圖所示,兩根“└”形平行金屬導軌相距L=0.5m水平放置,導軌電阻不計,MN右側(cè)的導軌處于豎直向上的勻強磁場B1中,MN左側(cè)的導軌處于水平向左的勻強磁場B2中,B1=B2=1.0T.金屬棒ab垂直于水平導軌靜止放置于MN右側(cè)某位置,絕緣棒ef平行金屬棒ab,沿導軌從其右側(cè)以速度v0與金屬棒ab發(fā)生碰撞(碰撞時間極短),碰后兩棒粘在一起沿導軌運動并只通過MN一次,金屬棒cd懸掛在力傳感器下,保持水平并與導軌良好接觸,ab、cd、ef的質(zhì)量均為m=0.10kg,金屬棒ab、cd的電阻均為R=1.0Ω,金屬棒ab向左運動過程中通過金屬棒ab的電荷量q=0.05C,產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.072J,不計一切摩擦.
(1)若力傳感器的示數(shù)從開始變化到恢復原示數(shù)歷時0.1s,求金屬棒ab在碰撞前與MN距離d及這段時間內(nèi)金屬棒ab產(chǎn)生的平均感應電動勢;
(2)若金屬棒ab經(jīng)過MN的瞬間,力傳感器的示數(shù)為1.2N,求絕緣棒ef的速度v0大�。�

分析 (1)根據(jù)通過金屬棒的電荷量可以求出ab與MN間的距離;應用法拉第電磁感應定律可以求出平均感應電動勢.
(2)根據(jù)安培力公式與平衡條件求出ab經(jīng)過MN瞬間的速度,由能量守恒定律求出碰撞后ab的速度,碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,應用動量守恒定律可以求出ef的初速度.

解答 解:(1)通過金屬棒ab的電荷量為:
q=\frac{△Φ}{2R}=\frac{{B}_{1}S}{2R}=\frac{{B}_{1}Ld}{2R}
解得:d=\frac{2qR}{{B}_{1}L}=\frac{2×0.05×1}{1×0.5}=0.2m;
平均感應電動勢為:
\overline{E}=\frac{△Φ}{△t}=\frac{{B}_{1}Ld}{△t}=\frac{1×0.5×0.2}{0.1}=1V;
(2)導體棒cd受到的安培力為:
F安培=B2IL=\frac{{B}_{2}^{2}{L}^{2}v}{2R},
對cd棒,由平衡條件得:
F=mg+\frac{{B}_{2}^{2}{L}^{2}v}{2R},
此時導體棒ab的速度為:
v=1.6m/s,
碰撞后到M過程,由能量守恒定律得:
\frac{1}{2}•2mv′2=\frac{1}{2}•2mv2+2Q
代入數(shù)據(jù)解得:v′=2m/s,
ab與ef碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,以向左為正方向,由動量守恒定律得:
mv0=2mv′
解得:v0=2v′=2×2=4m/s;
答:(1)金屬棒ab在碰撞前與MN距離d為0.2m,這段時間內(nèi)金屬棒ab產(chǎn)生的平均感應電動勢為1V;
(2)絕緣棒ef的速度v0大小為4m/s.

點評 本題是力學與電磁感應相結(jié)合的綜合題,考查了動量守恒定律的應用,分析清楚金屬棒的運動過程是解題的前提與關(guān)鍵,應用基礎(chǔ)知識即可解題,解題時注意經(jīng)驗公式:q=\frac{△Φ}{R}的應用.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

10.起重機吊起一質(zhì)量為m=5×102kg的物體,使其以a=0.5m/s2的加速度從靜止開始上升,則起重機在t=4s內(nèi)拉力做的功W為多少焦耳?4s內(nèi)起重機的拉力對物體做功的平均功率P為多少瓦?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

11.如圖甲所示,一質(zhì)量為M的長木板靜置于光滑水平地面上,其上放置一質(zhì)量為m的小滑塊,小滑塊受到隨時間t變化的水平拉力F作用時,用傳感器測出其加速度a,得到如圖乙所示的a-F'圖象,取g=10m/s2,試求:
(1)滑塊的質(zhì)量m;
(2)滑塊與木板間動摩擦因數(shù)μ;
(3)當F=8N時滑塊的加速度a.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.甲、乙兩物體從同一地點出發(fā),沿同一直線做勻變速運動,它們的v-t圖象如圖所示,則(  )
A.甲、乙的運動方向相反B.在t=4s時,甲、乙相遇
C.甲的加速度比乙的小D.在t=4s時,甲、乙的速度大小相等

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.如圖所示,傳送帶與水平面的夾角θ=37°,皮帶在電動機的帶動下,始終保持V0=4m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動,現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件(可看做質(zhì)點)以初速度為v1=10m/s放在皮帶的底端,經(jīng)過一段時間,工件被傳送到h=4.32m的高處.已知皮帶與工件之間的滑動摩擦因數(shù)μ=0.5.取g=10m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8.
求(1)工件到達最高處時,工件機械能的變化量?
(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖(a)所示,一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面,其運動的v-t圖線如圖(b)所示,若重力加速度g及圖中的v0、v1、t1均為已知量,則由上述已知量不可能求出( �。�
A.斜面的傾角B.物塊沿斜面向上滑行的最大高度
C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D.物塊的質(zhì)量

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

18.如圖所示,是一直升機在執(zhí)行救災任務,當直升機在災害現(xiàn)場用軟繩吊起一質(zhì)量為m的物品時,立即沿水平方向以加速度α勻加速離開,已知離開過程中受到水平風力的作用,軟繩偏離豎直方向的角度為θ,若不計物品所受浮力及軟繩的質(zhì)量,求:(重力加速度為g) 
(1)軟繩對物品的拉力大��;
(2)風力的大�。�

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

15.重核受到其它粒子轟擊時分裂成兩塊或兩塊以上較輕的核的過程稱為裂變;裂變過程中放出中子并釋放大量核能,重核裂變時放出的中子引起其它重核裂變,就可以使裂變不斷進行下去,這就是核裂變,它使大規(guī)模利用核能成為可能.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖所示,豎直放置的額半徑為R的光滑半圓軌道與粗糙水平面平滑連接,水平面上放置一輕彈簧,其右端固定,左端被質(zhì)量為m的小物塊壓縮至P點(彈簧左端與小物塊末連接),P點與圓弧最低點A的距離為R.現(xiàn)將小物塊由P點靜止釋放,此后它恰能到達圓弧最高點C.已知物塊與彈簧分離的位置在AP之間,物塊和水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度為g.則有關(guān)上述過程說法正確的是( �。�
A.彈簧對物塊做的功為3mgR
B.在最高點物塊與軌道間有相互作用力
C.物塊在B點對軌道的作用大小為3mg
D.在PA段物塊機械能減少了0.5mgR

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同步練習冊答案
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