【題目】如圖所示,空間存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌MN、PQ處于同一水平面內(nèi),間距L=0.2m,左端連接阻值R=0.4Ω的電阻。質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab垂直跨接在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。從t=0時(shí)刻開(kāi)始,通過(guò)一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)棒施加一個(gè)水平向右的牽引力,使棒從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌方向做加速運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。除R以外其余部分的電阻均不計(jì),取重力加速度大小g=10m/s2。

(1)若電動(dòng)機(jī)保持恒定功率輸出,棒的v-t如圖2所示(其中OA是曲線,AB是水平直線)則求:導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm時(shí)牽引力大小?

(2)若電動(dòng)機(jī)保持恒牽引力F=0.3N,且將電阻換為C=10F的電容器(耐壓值足夠大),如圖3所示,求導(dǎo)體棒的速度隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式。

【答案】(1)0.45N(2)0.5t

【解析】

(1)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度后,做勻速直線運(yùn)動(dòng),動(dòng)力和阻力相等合力為零,

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

根據(jù)閉合電路歐姆定律:

則安培力

因?yàn)槟Σ亮?/span>

聯(lián)立上述各式并代入數(shù)據(jù)得:

(2)當(dāng)金屬棒的速度大小為時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

所以此時(shí)電容器極板上的電荷量為

設(shè)在一小段時(shí)間內(nèi),可認(rèn)為導(dǎo)體棒做勻變速運(yùn)動(dòng),速度的增加量為

所以極板上電荷量的增加量

根據(jù)電流的定義

對(duì)導(dǎo)體棒受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:

聯(lián)立上述各式,得:

代入數(shù)據(jù)得:=0.5m/s2

所以,導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以導(dǎo)體棒的速度隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一宇航員抵達(dá)一半徑為R的星球表面后,為了測(cè)定該星球的質(zhì)量,做了如下的實(shí)驗(yàn):取一根細(xì)線穿過(guò)光滑的細(xì)直管,細(xì)線一端拴一質(zhì)量為m的砝碼,另一端連接在一固定的測(cè)力計(jì)上,手握細(xì)直管掄動(dòng)砝碼,使砝碼在同一豎直平面內(nèi)作完整的圓周運(yùn)動(dòng),停止掄動(dòng)并穩(wěn)定細(xì)直管后,砝碼仍可繼續(xù)在一豎直面內(nèi)作完整的圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示。此時(shí)觀察測(cè)力計(jì)得到當(dāng)砝碼運(yùn)動(dòng)到圓周的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)兩位置時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)差為,已知引力常量為G。試根據(jù)題中所給條件和測(cè)量結(jié)果,求:(忽略彈簧的伸長(zhǎng)變化)

該星球表面的重力加速度g;

該星球的質(zhì)量M.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M=3kg的小滑塊,從斜面頂點(diǎn)A由靜止沿ABC下滑,最后停在水平面上的D點(diǎn),不計(jì)滑塊從AB面滑上BC面以及從BC面滑上CD面時(shí)的機(jī)械能損失。已知AB=BC=5mCD=9m,θ=53°,β=37°,取重力加速度g=10m/s2),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小滑塊與所有接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。則( )

A. 小滑塊與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5

B. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)的加速度a1與小滑塊在BC面上的運(yùn)動(dòng)的加速度a2之比

C. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于小滑塊在BC面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

D. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力做功小于小滑塊在BC面上運(yùn)動(dòng)克服摩擦力做功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,固定在水平面上長(zhǎng)度為L的木板與豎直放置的半徑為R的半圓形光滑軌道BC相切于B點(diǎn),在木板左端A處?kù)o止放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。一個(gè)質(zhì)量為=0.2m的子彈以水平速度射向物塊,擊中物塊后恰好能與物塊一起運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),最終落在木板上的D點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)。已知重力加速度為g。求:

(1)子彈擊中物塊后物塊的速度和此過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;

(2)物塊通過(guò)半圓形軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力以及物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù);

(3)D點(diǎn)與B點(diǎn)的距離及物塊落在木板上前的瞬時(shí)速度與水平方向間夾角的正切值。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中,小龔?fù)瑢W(xué)用了兩個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧秤來(lái)測(cè)量拉力.實(shí)驗(yàn)之前他先檢查了彈簧秤,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

1)實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OBOC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖。圖乙中的FF′兩力中,方向一定沿AO方向的是 ;本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 (理想實(shí)驗(yàn)法、等效替代法控制變量法”).

2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),我們是用兩只彈簧稱(chēng)在水平桌面上完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的,如下圖所示。某次測(cè)量時(shí),左、右兩只彈簧稱(chēng)的讀數(shù)如圖所示,則其中一個(gè)彈簧稱(chēng)的讀數(shù)是________N。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一靜電計(jì)與鋅板相連,在A處用一紫外線燈照射鋅板,關(guān)燈后,指針保持一定偏角.

(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸,則靜電計(jì)指針偏角將________(填“增大”“減小”或“不變”).

(2)使靜電計(jì)指針回到零,再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn).那么,若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板,可觀察到靜電計(jì)指針________(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】已知,某衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓軌道上繞地運(yùn)行的周期為T,衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,赤道上某城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過(guò)其正上方,假設(shè)某時(shí)刻,該衛(wèi)星如圖在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道,近地點(diǎn)B到地心距離為r2,設(shè)衛(wèi)星由AB運(yùn)動(dòng)得時(shí)間為t,地球自轉(zhuǎn)周期為T0,不計(jì)空氣阻力,則

A.

B.

C. 衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由AB時(shí),機(jī)械能增大

D. 衛(wèi)星由圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過(guò)程中,機(jī)械能不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】指針式多用表是實(shí)驗(yàn)室中常用的測(cè)量?jī)x器。請(qǐng)完成下列問(wèn)題:

(1)要使用的多用表未接入電路時(shí),指針如圖()所示,則要進(jìn)行的是_____________。調(diào)整好后將選擇開(kāi)關(guān)撥至“50mA”擋,將多用表串聯(lián)入待測(cè)電路中,指針如圖()所示,電路中電流為__________mA。

(2)使用多用表測(cè)電阻時(shí),將選擇開(kāi)關(guān)撥至“×10”擋,進(jìn)行歐姆調(diào)零。將兩表筆接待測(cè)電阻兩端,指針如圖()示,為了使多用電表測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確,該同學(xué)接著應(yīng)該進(jìn)行哪些操作?請(qǐng)從下面的操作中選出合理的步驟并進(jìn)行正確排序_________________

A.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向歐姆擋零刻度線

B.將選擇開(kāi)關(guān)撥至“×100”

C.將選擇開(kāi)關(guān)撥至“×1”

D.測(cè)量完畢后將選擇開(kāi)關(guān)撥至“OFF”

E.再將待測(cè)電阻接到兩表筆之間測(cè)量其阻值并讀出讀數(shù)

經(jīng)以上正確操作,將兩表筆接待測(cè)電阻兩端時(shí),指針如圖()所示,待測(cè)電阻為_____Ω。

(3)如圖是一個(gè)多用表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖.電流表滿(mǎn)偏電流為0.5mA、內(nèi)阻為10Ω;電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為,變阻器R0阻值為0~5000Ω.

該歐姆表的刻度值是按電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V刻度的,當(dāng)電池的電動(dòng)勢(shì)下降到1.45V、內(nèi)阻增大到時(shí)仍可調(diào)零。調(diào)零后R0阻值將變___________ (”),若測(cè)得某待測(cè)電阻阻值為300Ω,則這個(gè)待測(cè)電阻的真實(shí)阻值是_____________Ω。若該歐姆表?yè)Q了一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻為10Ω的電池,調(diào)零后測(cè)量某電阻的阻值,其測(cè)量結(jié)果_____(選填偏大”、“偏小準(zhǔn)確”)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】長(zhǎng)為31 cm,內(nèi)徑均勻的細(xì)玻璃管,當(dāng)開(kāi)口向上豎直放置時(shí),齊口的水銀柱封住10 cm長(zhǎng)的空氣柱(如圖所示)。若在豎直平面內(nèi)將玻璃管緩慢轉(zhuǎn)至開(kāi)口向下豎直放置,然后再緩慢轉(zhuǎn)至開(kāi)口向上豎直放置,這時(shí)管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)度為15 cm。求:

(ⅰ)大氣壓強(qiáng);

(ⅱ)末狀態(tài)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度。

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