如圖所示,傾角為θ=30°、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L1=0.4m,B1=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上。一質(zhì)量m=1.6kg的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,其電阻r=1Ω。金屬導(dǎo)軌上端連接右側(cè)電路,R1=1Ω,R2=1.5Ω。R2兩端通過(guò)細(xì)導(dǎo)線(xiàn)連接質(zhì)量M=0.6kg的正方形金屬框cdef,每根細(xì)導(dǎo)線(xiàn)能承受的最大拉力Fm=3.6N,正方形邊長(zhǎng)L2=0.2 m,每條邊電阻r0=1Ω,金屬框處在一方向垂直紙面向里、B2=3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,不計(jì)其他電阻及滑輪摩擦,取g=10m/s2。求:

(1)電鍵S斷開(kāi)時(shí)棒ab下滑過(guò)程中的最大速度vm;
(2)電鍵S閉合,細(xì)導(dǎo)線(xiàn)剛好被拉斷時(shí)棒ab的速度v;
(3)若電鍵S閉合后,從棒ab釋放到細(xì)導(dǎo)線(xiàn)被拉斷的過(guò)程中棒ab上產(chǎn)生的電熱Q=2J,此過(guò)程中棒ab下滑的高度h。
(1) vm="7m/s" (2) v=3.75m/s (3)

試題分析:(1)電鍵S斷開(kāi)時(shí),ab棒沿導(dǎo)軌變加速下滑,速度最大時(shí)合力為0,根據(jù)物體平衡條件和法拉第電磁感應(yīng)定律有:
     ①
         ②
       ③
聯(lián)解①②③代入數(shù)據(jù)得:
vm="7m/s"             ④
(2)閉合S后,ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線(xiàn),R2與線(xiàn)框cd邊及cfed部分組成并聯(lián)電路,設(shè)并聯(lián)部分電阻為R,細(xì)導(dǎo)線(xiàn)剛被拉斷時(shí)通過(guò)ab棒的電流為I1,通過(guò)R2的電流為I2,通過(guò)金屬框部分的電流為I3,則:
            ⑤
      ⑥
            ⑦
           ⑧
對(duì)金屬框,由物體平衡條件有:
  ⑨
聯(lián)解⑤⑥⑦⑧⑨代入數(shù)據(jù)得:
v=3.75m/s          ⑩
(3)當(dāng)棒下滑高度為h時(shí),棒上產(chǎn)生的熱量為Q,上產(chǎn)生的熱量為, 及金屬框并聯(lián)部分產(chǎn)生的總熱量為,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律有:
根據(jù)焦耳定律和電路結(jié)構(gòu)關(guān)系有:
聯(lián)立可得:
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的一次實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量m的重物自由下落,如下圖所示,在紙帶上打出一系列的點(diǎn),P是第一個(gè)點(diǎn)(實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率f=50Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2),那么:
①在實(shí)驗(yàn)中,除鐵架臺(tái)、夾子、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶和重錘外,還需選用下述儀器中的哪種?______
A.秒表B.刻度尺C.天平D.彈簧秤
②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí),重物的速度vB=______m/s(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位);
③從起點(diǎn)P到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中,物體的重力勢(shì)能減少量△EP=______m(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位);
④實(shí)驗(yàn)中重物增加的動(dòng)能往往______(填“大于”、“等于”或“小于”)它所減少的勢(shì)能,產(chǎn)生這種情況的主要原因是______;
⑤若紙帶不慎斷裂,失去開(kāi)頭部分的幾個(gè)點(diǎn),______(填“能”或“不能”)根據(jù)剩下部分驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,重物質(zhì)量m=1kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2.實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到的一條點(diǎn)跡清晰的完整紙帶如圖乙所示,紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為O,另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A、B、C進(jìn)行測(cè)量,圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離hA、hB和hC的值.回答下列問(wèn)題(以下計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字):

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí),重物速度的大小vB=______m/s;
(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,重力勢(shì)能的減少量等于______J,動(dòng)能的增加量等于______J.重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量的原因是______.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機(jī),是英國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德(G?Atwood1746-1807)創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,用來(lái)研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.
某同學(xué)對(duì)該裝置加以改進(jìn)后用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖乙所示.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),該同學(xué)進(jìn)行了如下步驟:
①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用繩連接后,跨放在定滑輪上,處于靜止?fàn)顟B(tài).測(cè)量出______(填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門(mén)中心的豎直距離h.
②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)中的物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),光電門(mén)記錄擋光片擋光的時(shí)間為△t.
③測(cè)出擋光片的寬度d,計(jì)算有關(guān)物理量,驗(yàn)證守恒定律.
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式為_(kāi)_____(已知重力加速度為g).
(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因有______(寫(xiě)一條即可).
(4)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大,那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會(huì)趨于一個(gè)什么值?
請(qǐng)你幫該同學(xué)解決,
①寫(xiě)出a與m之間的關(guān)系式:______(還要用到M和g)
②a的值會(huì)趨于______.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,相距為d的邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度水平向里、大小為B.質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)圈abcd,將線(xiàn)圈在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處由靜止釋放,已知cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)和cd邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度相等,不計(jì)空氣阻力,則(  )

A.在線(xiàn)圈穿過(guò)磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中,克服安培力做功為mgd
B.若L=d,則線(xiàn)圈穿過(guò)磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間為 d
C.若L<d,則線(xiàn)圈的最小速度可能為
D.若L<d,則線(xiàn)圈的最小速度可能為

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在光滑絕緣的水平地面上方,有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向相反的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示的PQ為兩個(gè)磁場(chǎng)的邊界,磁場(chǎng)范圍足夠大。一個(gè)半徑為a、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)垂直磁場(chǎng)方向,以初速度從如圖位置向右自由平移,當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到直徑剛好與邊界線(xiàn)PQ重合時(shí),圓環(huán)的速度為,則下列說(shuō)法正確的是 (     )
A.此時(shí)圓環(huán)中的電功率為
B.此時(shí)圓環(huán)的加速度為
C.此過(guò)程中通過(guò)圓環(huán)截面的電量為
D.此過(guò)程中回路產(chǎn)生的電能為

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

籃球從高處釋放,在重力和空氣阻力的作用下加速下降過(guò)程,正確的是
A.合力對(duì)籃球做的功等于籃球動(dòng)能的增加量
B.重力對(duì)籃球做的功等于籃球重力勢(shì)能的減少量
C.籃球重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量
D.籃球克服空氣阻力所做的功等于籃球機(jī)械能的減少量

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn),BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r的細(xì)圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,輕彈簧一端固定,另一端恰好與管口D端齊平。質(zhì)量為m的小球在曲面上距BC的高度為2r處從靜止開(kāi)始下滑,小球與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,進(jìn)入管口C端時(shí)與圓管恰好無(wú)作用力,通過(guò)CD后壓縮彈簧,在壓縮彈簧過(guò)程中速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP。求

(1)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB;
(2)水平面BC的長(zhǎng)度s;
(3)在壓縮彈簧過(guò)程中小球的最大速度vm 。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,質(zhì)量.M=4kg的滑板曰靜止放在光滑水平面上,其右端固定一根輕質(zhì)彈簧。彈簧的自由端C到滑板左端的距離L=0.5 m,這段滑板與木塊彳(可視為質(zhì)點(diǎn))之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,而彈簧自由端C到彈簧固定端D所對(duì)應(yīng)的滑板上表面光滑.小木塊以速度v0="10" m/s由滑板左端開(kāi)始沿滑板a表面向右運(yùn)動(dòng).已知木塊a的質(zhì)量m="l" kg,g取10m/s2.求:
①?gòu)椈杀粔嚎s到最短時(shí)木塊A的速度;
②木塊A壓縮彈簧過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能.

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同步練習(xí)冊(cè)答案