如圖所示的滑輪,它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O轉(zhuǎn)動,輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一質(zhì)量為3m的重物,另一端系一質(zhì)量為m,電阻為r的金屬桿.在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直,開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處,將重物由靜止釋放,當(dāng)重物下降h時恰好達(dá)到穩(wěn)定速度而勻速下降.運(yùn)動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,忽略所有摩擦,求:

(1)重物勻速下降的速度v;

(2)重物從釋放到下降h的過程中,電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱QR

(3)若將重物下降h時的時刻記作t=0,速度計(jì)為v0,從此時刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,若此后金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B怎樣隨時間t變化(寫出B與t的關(guān)系式).

 

【答案】

(1)  (2)

(3)

【解析】

 試題分析:(1)重物勻速下降時,金屬桿勻速上升,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=B0Lv        則F=B0IL=      

對整體有:3mg=mg+FA                

由以上式子解得:     

(2)重物從釋放到下降h的過程中,由能量關(guān)系:

       

電阻R上的焦耳熱:      

由以上式子得:  

(3)當(dāng)回路中的總磁通量不變時,金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時棒將做勻加速運(yùn)動

       

    

解得:              

考點(diǎn):本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律,安培力公式,受力分析,功能關(guān)系,牛頓第二定律,磁通量公式

點(diǎn)評:本題學(xué)生應(yīng)對金屬桿受力分析,能綜合運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)律,公式解相關(guān)問題。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系.圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計(jì),不計(jì)繩與滑輪的摩擦.實(shí)驗(yàn)時,先接通電源再松開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn).

(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,依次選取0、1、2、3、4、5共六個計(jì)數(shù)點(diǎn),分別測量后5個計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)0之間的距離,并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差△v2(△v2=v2-v02),填入下表:
計(jì)數(shù)點(diǎn) s/cm △v 2/m2?s-2
計(jì)數(shù)點(diǎn)0 / /
1 1.60 0.04
2 3.60 0.09
3 6.00 0.15
4 7.00 0.19
5 9.20 0.23
請以△v2為縱坐標(biāo),以s為橫坐標(biāo)在方格紙中作出△v2-s圖象.若測出小車質(zhì)量為0.2kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為
0.25
0.25
N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計(jì)讀數(shù),明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍.你認(rèn)為主要原因是
未平衡摩擦力
未平衡摩擦力
,實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是
把木板不帶定滑輪的那一端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力
把木板不帶定滑輪的那一端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系,圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計(jì),不計(jì)繩的質(zhì)量和繩與滑輪的摩擦,實(shí)驗(yàn)時,先接通電源再松開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn).該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為O點(diǎn),順次選取5個點(diǎn),分別測量這5個點(diǎn)到O之間的距離,并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差△v2(△v2=v2-
v
2
0
),填入下表:
點(diǎn)跡 s/cm △v2/m2?s-2
0
1 1.60 0.04
2 3.60 0.09
3 6.09 0.15
4 7.00 0.18
5 9.20 0.23
請以△v2為縱坐標(biāo),以s為橫坐標(biāo)在方格紙中作出△v2-s圖象,若測出小車A質(zhì)量為0.2kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為F=
0.25
0.25
N.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證牛頓第二定律.
①為消除摩擦力的影響,實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力的具體操作為:取下
砂桶
砂桶
,把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié),直到輕推小車后,小車能沿木板做
勻速直線
勻速直線
運(yùn)動.
②某次實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)如下表所示,根據(jù)這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖中描點(diǎn)并作出a-
1
m
圖線,從a-
1
m
圖線求得合外力大小為
0.3
0.3
N(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
Ⅱ.某物理興趣小組的同學(xué)想用如圖甲所示的電路探究一種熱敏電阻的溫度特性.
(1)請按電路原理圖將圖乙中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整.為了保證實(shí)驗(yàn)的安全,滑動變阻器的滑動觸頭P在實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)置于
a
a
端(選填“a”或“b”)

(2)正確連接電路后,在保溫容器中注入適量冷水.接通電源,調(diào)節(jié)R記下電壓表和電流表的示數(shù),計(jì)算出該溫度下的電阻值,將它與此時的水溫一起記入表中.改變水的溫度,測量出不同溫度下的電阻值.該組同學(xué)的測量數(shù)據(jù)如下表所示,請你在圖丙的坐標(biāo)紙中畫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系圖.對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論曲線(圖中已畫出)可以看出二者有一定的差異.除了讀數(shù)等偶然誤差外,還可能是什么原因造成?
電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實(shí)值大或隨著溫度的升高,熱敏電阻的阻值變小,電流表的分壓作用更明顯,相對誤差更大
電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實(shí)值大或隨著溫度的升高,熱敏電阻的阻值變小,電流表的分壓作用更明顯,相對誤差更大

溫度/℃ 30 40 50 60 70 80 90 100
阻值/kΩ 7.8 5.3 3.4 2.2 1.5 1.1 0.9 0.7
(3)已知電阻的散熱功率可表示為P=k(t-t0),其中k是比例系數(shù),t是電阻的溫度,t0是周圍環(huán)境溫度.現(xiàn)將本實(shí)驗(yàn)所用的熱敏電阻接到一個恒流電源中,使流過它的電流恒為40mA,t0=20℃,k=0.16W/℃.由理論曲線可知:
①該電阻的溫度大約穩(wěn)定在
50
50
℃;    ②此時電阻的發(fā)熱功率為
4.8
4.8
W.

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科目:高中物理 來源:唐山一中2010高考模擬試卷(三)理科綜合 題型:實(shí)驗(yàn)題

某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系。圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計(jì),不計(jì)繩與滑輪的摩擦。實(shí)驗(yàn)時,先接通電源再松開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。
a. 該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為O點(diǎn),順次選取5個點(diǎn),分別測量這5個點(diǎn)到O之間的距離,并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差△V2(△V2=" V" 2V 02),填入下表:

若測出小車質(zhì)量為0.2kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為      N
b.若該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計(jì)讀數(shù),明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍。你認(rèn)為主要原因是                           ,
實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是                  。

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科目:高中物理 來源:唐山一中2010高考模擬試卷(三)理科綜合 題型:實(shí)驗(yàn)題

某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系。圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計(jì),不計(jì)繩與滑輪的摩擦。實(shí)驗(yàn)時,先接通電源再松開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。

a. 該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為O點(diǎn),順次選取5個點(diǎn),分別測量這5個點(diǎn)到O之間的距離,并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差△V2(△V2= V 2V 02),填入下表:

 

 

 

 

 

 

 

 

 


若測出小車質(zhì)量為0.2kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為       N

 

b.若該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計(jì)讀數(shù),明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍。你認(rèn)為主要原因是                            ,

實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是                  

 

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