【題目】如圖所示,光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1 T,導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì),相距L=1m,金屬棒cd、ef與軌道垂直放置且處于鎖定狀態(tài),F(xiàn)有一金屬棒ab垂直軌道放置于cd左側(cè)相距x=3 m處以水平向右的初速度v0=2 m/s向 右運(yùn)動,與金屬桿cd相碰(作用時間極短)并粘連一起,碰撞前瞬間同時解除棒cd和棒ef的鎖 定,使兩棒能沿導(dǎo)軌自由滑動,且棒cd和棒ef運(yùn)動過程始終不會相碰,已知三根金屬棒的質(zhì)量均為m=l kg,電阻均為R= 2Ω,求:
(1)棒ab從開始運(yùn)動到與棒cd相碰位置的過程中通過棒ab的電荷量q;
(2)棒ab和棒cd碰撞后瞬間的速度大;
(3)整個運(yùn)動過程中回路的感應(yīng)電流產(chǎn)生的總焦耳熱?
【答案】(1)1C(2)0.5m/s(3)J
【解析】
(1)棒ab向右運(yùn)動切割磁感線過程中,由法拉第電磁感應(yīng)定律得
,
其中=BLx
由閉合電路歐姆定律得
(此過程棒cd和棒ef并聯(lián))
則通過棒ab的電荷量
q=
聯(lián)立解得
q==1C
(2)對棒ab任一極短時間△t內(nèi)由動量定理得
-BIL△t=m△v
即
-BIL△q=m△v
由于在任一極短時間內(nèi)上式均成立,故在棒ab運(yùn)動 至碰撞前過程中也成立,則有
-BLq= mv1-mv0
得
v1=v0-=1m/s
棒ab和棒cd碰撞瞬間,取兩棒為系統(tǒng),由動量守恒定律得
mv1=2mv2
聯(lián)立解得
v2==0.5m/s
(3)棒ab在碰撞前在安培力作用下做減速運(yùn)動,安培力做負(fù)功,棒的動能轉(zhuǎn)化為電能,再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故焦耳熱等于棒ab的動能減少量,由動能定理得
-Q1=-
解得
Q1=1.5J
棒ab和棒cd碰撞之后在安培力的作用下,兩桿做減速運(yùn)動,棒(在安培力作用下做加速運(yùn)動,當(dāng)三棒速度大小相等時,回路內(nèi)感應(yīng)電流為零,之后三棒做勻速直線運(yùn)動,根據(jù)動量守恒定律得
2mv2=3mv3,
解得
v3= m/s
根據(jù)系統(tǒng)的能量守恒定律得
=Q2+
解得
Q2=J
故整個過程回路產(chǎn)生的總焦耳熱為
Q=Q1+Q2=J
年級 | 高中課程 | 年級 | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,是一個盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底的連接處都是一段與相切的圓弧,為水平的,其距離,盆邊緣的高度為.在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為.小物塊在盆內(nèi)來回滑動,最后停下來,則停的地點(diǎn)到B的距離為( ).
A.0.50mB.0.25mC.0.10mD.0
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,在豎直平面內(nèi),一半徑為的光滑半圓軌道和的光滑半圓筒軌道與水平光滑軌道AC在A、C點(diǎn)相切。質(zhì)量為和的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球用一根細(xì)線相連,中間夾著一個被壓縮的輕質(zhì)彈簧,最初處于靜止?fàn)顟B(tài)。將細(xì)線燒斷,恰好可以通過B點(diǎn),重力加速度大小為。求:
(1)小球被彈簧彈開的速度;
(2)判斷小球能否上到D點(diǎn),說明理由。若能上到最高點(diǎn),求在最高點(diǎn)軌道對小球的作用力。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示是某游戲裝置的示意圖,ABC為固定在豎直平面內(nèi)的截面為圓形的光滑軌道,直軌道AB與水平成放置,且與圓弧軌道BC相切連接,AB長為L1=0.4m,圓弧軌道半徑r=0.25m,C端水平,右端連接粗糙水平面CD和足夠長的光滑曲面軌道DE,D是軌道的切點(diǎn),CD段長為L2=0.5m。一個質(zhì)量為m=1kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊壓縮彈簧后被鎖定在A點(diǎn),解除鎖定后小物塊被彈出,第一次經(jīng)過D點(diǎn)的速度為,已知小物塊與水平面CD間的摩擦因數(shù)μ=0.3,g=10m/s2。求:
(1)小物塊第一次運(yùn)動到BC的出口C時對圓軌道的壓力大小;
(2)小物塊發(fā)射前彈簧的彈性勢能大;
(3)小物塊被彈出后,最后停在CD上的位置。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,AMB是AM和MB兩段組成的絕緣軌道,其中AM段與水平面成370,軌道MB處在方向豎直向上、大小E=5×103 N/C的勻強(qiáng)電場中。一質(zhì)量m=0.1 kg、電荷量q=+1.0×10-4 C的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊以初速度v0=6 m/s從離水平地面高h=4.2 m處開始向下運(yùn)動,經(jīng)M點(diǎn)進(jìn)入電場,從 B點(diǎn)離開電場, 最終停在距B點(diǎn)1.6m處的C點(diǎn)。不計(jì)經(jīng)過M點(diǎn)的能量損失,已知滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,求滑塊:
(1)到達(dá)M點(diǎn)時的速度大小;
(2)M、B兩點(diǎn)的距離l;
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸放置于粗糙的斜面上,厚度不計(jì)、質(zhì)量不能忽略的活塞A 與氣缸底部之間封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,活塞通過一根輕質(zhì)細(xì)繩繞過定滑輪與物塊B連接,初始時刻,氣體溫度T1=300 K,氣體壓強(qiáng)p1=1.0×105 Pa,此時活塞與氣缸底部之間的距離為d1=8cm,固定卡環(huán)與氣缸底部之間的距離為d2=10 cm。已知?dú)飧踪|(zhì)量M=4 kg,活塞A的質(zhì)量mA=2kg,物塊B的質(zhì)量mB= lkg,最大靜摩擦力fm = 30 N,且認(rèn)為最大靜摩擦力約等于滑動 摩擦力,活塞橫截面積S=l. 0×10-4 m2,大氣壓強(qiáng)p0=1. 0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2。初始時刻系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)在對氣缸中的氣體緩慢加熱,求:
(1)當(dāng)氣缸的氣體溫度達(dá)到T2=350 K時氣體的壓強(qiáng)p2;
(2)當(dāng)氣缸的氣體溫度達(dá)到T3=600 K時氣體的壓強(qiáng)p3。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,金屬圓環(huán)放置在水平桌面上,一個質(zhì)量為m的圓柱形永磁體軸線與圓環(huán)軸線重合,永磁體下端為N極,將永磁體由靜止釋放永磁體下落h高度到達(dá)P點(diǎn)時速度大小為v,向下的加速度大小為a,圓環(huán)的質(zhì)量為M,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則( )
A. 俯視看,圓環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時針方向
B. 永磁體下落的整個過程先加速后減速,下降到某一高度時速度可能為零
C. 永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時,圓環(huán)對桌面的壓力大小為Mg+mg-ma
D. 永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時,圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh+mv2
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平放置的平行板電容器,上板帶負(fù)電,下板帶正電,帶電小球以速度v0水平射入電場,且沿下板邊緣飛出,若下板不動,將上板上移一小段距離,小球仍以相同的速度v0從原處飛入,則帶電小球
A. 將打在下板中央
B. 仍沿原軌跡由下板邊緣飛出
C. 不發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿直線運(yùn)動
D. 若上板不動,將下板上移一段距離,小球可能打在下板的中央
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】2013年12月2日,我國探月衛(wèi)星“嫦娥三號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空,飛行軌道示意圖如圖所示.“嫦娥三號”從地面發(fā)射后奔向月球,先在軌道Ⅰ上運(yùn)行,在P點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ,Q為軌道Ⅱ上的近月點(diǎn),則“嫦娥三號”在軌道Ⅱ上( )
“嫦娥三號”飛行軌道示意圖
A.運(yùn)行的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)行的周期
B.從P到Q的過程中速率不斷增大
C.經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度
D.經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的加速度
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com