【題目】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R=1Ω的定值電阻，下端開口，軌道間距L=1m。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。質(zhì)量m=2kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r=1Ω，電路中其余電阻不計(jì)。金屬棒ab由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)始終垂直于導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好。已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，不計(jì)空氣阻力影響。sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．求：

（1）金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小am

（2）金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)的最大速度vm；

（3）金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中，電阻R上的最大電功率PR；

（4）若從金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到最大速度過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱總共為3.75J，求金屬棒ab開始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到最大速度過程中，金屬棒ab下滑位移的大小S及流過電阻R的總電荷量q。

【答案】（1）2m/s2（2）0.5m/s（3）1m 2C

【解析】

（1）金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得：

代入數(shù)據(jù)解得：；

（2）當(dāng)金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)速度速度最大，此時(shí)金屬棒受力平衡，根據(jù)平衡條件可得：

，

而安培力為：，代入數(shù)據(jù)解得：；

（3）金屬棒速度最大時(shí)感應(yīng)電流最大，電阻R上電功率最大；

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應(yīng)電流為：I=，

根據(jù)電功率的計(jì)算公式可得：PR=I2R，

代入數(shù)據(jù)解得：PR=1W；

（4）設(shè)金屬棒從開始到速度最大過程中的位移為S，

根據(jù)能量守恒定律可得：

通過R的電荷量：q=△t=△t==，

代入數(shù)據(jù)解得：S=1m，q=2C。

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】圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，以下判斷正確的是 （ ）

A．電流表的示數(shù)為10A

B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/s

C．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行

D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，矩形線圈匝數(shù)N=100匝，ab=30cm，ad=20cm，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T，繞軸OO′從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=100πrad/s，試求：

（1）穿過線圈的磁通量最大值Φm為多大？

（2）線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em為多大？

（3）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的表達(dá)式？

（4）從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)30°過程中，線圈中產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，m1拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，m1=50g、m2 =150g，g=9.8 m/s2。

（1）紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5=________m/s；

（2）在打0~5點(diǎn)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk=__J，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp=__J；由此得出的結(jié)論是_____________；

（3）若某同學(xué)作出了圖線（如圖丙），據(jù)圖線得到的重力加速度為g0=_______m/s2

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的運(yùn)動(dòng)，深受青少年的喜愛。如圖是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長(zhǎng)7m的水平軌道。一運(yùn)動(dòng)員從AB軌道上P點(diǎn)以6m/s的速度下滑，經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道，到Q點(diǎn)時(shí)速度減為零。已知運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量50kg，h=1.4m，H=1.8m，不計(jì)圓弧軌道上的摩擦。求： (g=10m/s2)

(1)運(yùn)動(dòng)員第一次經(jīng)過B點(diǎn)、C點(diǎn)時(shí)的速度各是多少?

(2) 運(yùn)動(dòng)員與BC軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)?

(3) 運(yùn)動(dòng)員最后停在BC軌道上何處？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線a所示。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖線b所示。以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式電流的說法正確的是（　�。�

A. 圖線a電動(dòng)勢(shì)的有效值為V

B. 線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2：3

C. 在圖中t＝0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零

D. 圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝100sinπt（V）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在同一水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、與均處于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、平滑連接，半圓軌道的半徑均為r＝0.5m，導(dǎo)軌間距L＝1m，水平導(dǎo)軌左側(cè)接有R＝2Ω的定值電阻，水平軌道的區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d＝1m.一質(zhì)量為m＝0.2kg、電阻為R0＝0.5Ω、長(zhǎng)度為L＝1m的導(dǎo)體棒ab放置在水平導(dǎo)軌上距磁場(chǎng)左邊界s處，在與導(dǎo)體棒垂直、大小為2N的水平恒力F的作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)至時(shí)撤去F，結(jié)果導(dǎo)體棒恰好能運(yùn)動(dòng)到半圓形軌道的最高點(diǎn).已知重力加速度g取10m/s2，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).

(1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及s的大小;

(2)若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到時(shí)撤去拉力，試判斷導(dǎo)體棒能不能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道上.如果不能，說明理由；如果能，試再判斷導(dǎo)體棒沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)不會(huì)脫離軌道.

(3)求在(2)問中最終電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量相同的甲乙兩個(gè)小物塊，甲從豎直固定的1/4光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下，軌道半徑為R，圓弧底端切線水平，乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下。下列判斷正確的是（ ）

A. 兩物塊到達(dá)底端時(shí)速度相同

B. 兩物塊運(yùn)動(dòng)到底端的過程中重力做功相同

C. 兩物塊到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同

D. 兩物塊到達(dá)底端時(shí)，甲物塊重力做功的瞬時(shí)功率大于乙物塊重力做功的瞬時(shí)功率

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向，螺線管與U型導(dǎo)線框efgh相連，導(dǎo)線框efgh內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框efgh在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖示規(guī)律變化時(shí)（　　）

A. 在時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零

B. 在 時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流

C. 在時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的感應(yīng)電流最大

D. 在時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有收縮趨勢(shì)

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