【題目】如圖所示,光滑平行導(dǎo)軌MN、M′N′固定在水平面內(nèi),左端MM′接有一個(gè)R=2Ω的定值電阻,右端與均處于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接于N、N′點(diǎn),且半圓軌道的半徑均為r=0.5m,導(dǎo)軌間距L=1m,水平軌道的AMN′A′的矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域的寬度d=1m,一個(gè)質(zhì)量為m=0.2kg,電阻R0=0.5Ω,長也為1m的導(dǎo)體棒ab放置在水平導(dǎo)軌上距磁場左邊界S處,在與棒垂直、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)入磁場后做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)至NN′時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體棒ab恰好能運(yùn)動(dòng)到半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及S的大;
(2)若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到AA′吋時(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,試判斷導(dǎo)體棒沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)不會(huì)離開軌道;
(3)在(2)問中最終電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1) , (2)不會(huì)離開半圓軌道(3)
【解析】
(1)金屬棒在磁場中勻速運(yùn)動(dòng),則所受的拉力F與安培力平衡;金屬導(dǎo)體棒恰好能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高點(diǎn),則重力等于向心力;結(jié)合動(dòng)能定理以及機(jī)械能守恒定律列式可求解B和s的大。
(2)若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到AA′時(shí)撤去拉力,物塊以v1=5m/s的速度進(jìn)入磁場,假設(shè)物塊能穿過磁場區(qū)域,根據(jù)動(dòng)量定理列式求解穿過磁場的速度即可判斷;導(dǎo)體棒能進(jìn)入半圓軌道,根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)恰能經(jīng)過最高點(diǎn)的臨界條件判斷能否達(dá)到最高點(diǎn);
(3)根據(jù)動(dòng)量定理求解導(dǎo)體棒向左穿過磁場后的速度;根據(jù)能量守恒定律求解定值電阻上的焦耳熱。
(1)設(shè)金屬棒在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v1,則導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢:E=BLv1
回路的電流
根據(jù)力的平衡:F=BIL;
設(shè)金屬導(dǎo)體棒恰好能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v2,根據(jù)牛頓第二定律可知:mg=m
根據(jù)機(jī)械能守恒定律:
解得B=1T,v1=5m/s
根據(jù)動(dòng)能定理:
解得s=1.25m
(2)若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到AA′時(shí)撤去拉力,物塊以v1=5m/s的速度進(jìn)入磁場,假設(shè)物塊能穿過磁場區(qū)域,穿過磁場區(qū)域時(shí)的速度大小為v3,根據(jù)動(dòng)量定理有:
即
解得v3=3m/s
假設(shè)成立,導(dǎo)體棒能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道上;
設(shè)導(dǎo)體棒在半圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)離開軌道,設(shè)導(dǎo)體棒在半圓軌道上上升的最大高度為h,根據(jù)機(jī)械能守恒定律:
解得h=0.45m
由于h<r假設(shè)成立,即導(dǎo)體棒在半圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)離開半圓軌道;
(3)在(2)問中,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,導(dǎo)體棒從圓弧軌道上下滑后,以大小為v4=3m/s的速度再次進(jìn)入磁場,設(shè)導(dǎo)體棒向左穿過磁場后的速度v5,根據(jù)動(dòng)量定理:
解得v5=1m/s
整個(gè)過程中由能量守恒關(guān)系可知,回路中產(chǎn)生的焦耳熱:
則定值電阻R上的熱量為:
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,半徑R=0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi),軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ=30°,下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)且與粗糙水平面相切,一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上.質(zhì)量m=0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v0=2 m/s的速度被水平拋出,恰好從B點(diǎn)沿軌道切線方向進(jìn)入軌道,經(jīng)過C點(diǎn)后沿水平面向右運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí),彈簧被壓縮至最短,C、D兩點(diǎn)間的水平距離L=1.2 m,小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10 m/s2.求:
(1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點(diǎn)時(shí)速度vB的大。
(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大;
(3)彈簧的彈性勢能的最大值Epm.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m邊長為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場,當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v,方向與磁場邊界成。若線框的總電阻為R,則 ( )
A. 在線框進(jìn)入磁場的過程中機(jī)械能守恒
B. AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框中感應(yīng)電流為
C. AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框所受安培力為
D. 線框穿進(jìn)磁場過程中,框中電流的方向?yàn)?/span>DABC
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,間距L=1m的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面成30°角放置,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌上端連有R=0.8Ω的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,t=0時(shí)刻有一質(zhì)量m=1kg,電阻r=0.2Ω的金屬棒,以v0=10m/s的初速度從導(dǎo)軌上某一位置PP'開始沿導(dǎo)軌向上滑行,金屬棒垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好,與此同時(shí)對金屬棒施加一個(gè)沿斜面向上且垂直于金屬棒的外力F,使金屬棒做加速度大小為2m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng),則:
(1)t=2s時(shí),外力F的大小?
(2)若已知金屬棒運(yùn)動(dòng)從開始運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,回路中產(chǎn)生的熱量為166.7J,求此過程中外力F做的功?
(3)到最高點(diǎn)后,撤去外力F,經(jīng)過足夠長時(shí)間后,最終電阻R上消耗的熱功率是多少?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平地面上放置一斜面體A,帶正電的小物塊B置于A的絕緣斜面上。輕推一下B,B能沿斜面勻速下滑,現(xiàn)在斜面頂端正上方P點(diǎn)固定一帶正電的點(diǎn)電荷,讓B從頂端向下運(yùn)動(dòng),此后( )
A. B物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B. B物塊受到斜面A對它作用力不斷變小
C. B物塊動(dòng)能的增加量小于電勢能的減少量
D. 斜面體A受到地面水平向左的靜摩擦力
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】浙江某中學(xué)組織了一次迷你馬拉松比賽,男生組的路線設(shè)置是“起點(diǎn)(校田徑場主席臺前發(fā)令處)出發(fā)→繞田徑場1圈→繞校園1圈→繞田徑場1圈→終點(diǎn)(校田徑場主席臺前發(fā)令處)大約2000m”。有位男生的成績是10min,在跨越終點(diǎn)線時(shí)速度是9m/s。關(guān)于上述情景,下列相關(guān)描述正確的( 。
A. 2000m是指位移的大小
B. 該同學(xué)的平均速度約為3.3m/s
C. 9m/s是指瞬時(shí)速度
D. 在整個(gè)過程中該男生一定不能被看作質(zhì)點(diǎn)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,若α粒子和質(zhì)子以相同速度垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場中,它們的質(zhì)量比是4:1電量比是2:1,則α粒子和質(zhì)子
A. 運(yùn)動(dòng)半徑之比是2∶1
B. 回到磁場邊界時(shí)速度大小之比是2∶1
C. 在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比是1∶1
D. 受到的洛倫茲力之比是1∶1
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】測量兩面平行玻璃磚折射率的裝置如圖所示,帶圓孔的遮光板N和光屏M平行放置,O點(diǎn)為圓孔的圓心,OO′連線垂直于光屏M,在O′O連線的延長線上放置一個(gè)點(diǎn)光源S,S到光屏M距離H=20cm,測得光屏M上圓形光斑半徑r1=20cm。將厚度d=10cm、足夠長的玻璃磚貼著N板放置,測得光屏M上圓形光斑半徑為r2=15cm。
①求玻璃磚的折射率n;
②若將玻璃磚沿OO′連線向光屏M平移一小段距離,說明折射后落在光屏M上圓形光斑的大小有無變化。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,現(xiàn)有待測電池、電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)、滑動(dòng)變阻器(阻值0~10Ω,額定電流2A)、開關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干。為了防止實(shí)驗(yàn)測量時(shí)數(shù)據(jù)過密(即要求電壓變化范圍相對大一些),另外還配有一個(gè)定值電阻R0(阻值為1Ω、額定功率為5W)。
(1)請按照圖甲設(shè)計(jì)的電路圖用筆畫線將圖乙實(shí)物電路圖補(bǔ)充完整______。
(2)該同學(xué)按照要求連接好電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖13所示的U-I圖像,則電源的電動(dòng)勢E=______V,電源內(nèi)阻r=_____Ω。
(3)在上述實(shí)驗(yàn)過程中存在系統(tǒng)誤差。在圖所繪圖像中,虛線代表沒有誤差情況下,電壓表兩端電壓的真實(shí)值與通過電源電流真實(shí)值關(guān)系的圖像,實(shí)線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出的圖像,則圖14中能正確表示二者關(guān)系的是______(選填選項(xiàng)下面的字母)。
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