练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    3．如图甲所示，水平足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距L=0.3m．导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值R=0.8Ω的定值电阻．开始是，导轨上静止放置一质量m=0.01kg、电阻r=0.4Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向下．现用一平行金属导轨的外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动并始终与导轨保持处置，电压采集器可将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系图象如图乙所示．求：

    （1）在t=4s时通过金属杆的感应电流的大小和前4s内金属杆位移的大小；
    （2）第4s末拉力F的瞬时功率．

    分析 （1）由图象求出t=4s末电路R两端的电压值，由欧姆定律求出电路中电流．根据图象乙写出U与t的关系式，结合欧姆定律、法拉第定律求出速度与时间的关系式，从而求得金属棒的加速度，再由运动学公式求出其位移．
    （2）由安培力公式求出安培力，由牛顿第二定律求出t=4s末的拉力，然后由功率公式P=Fv求出拉力的瞬时功率．

    解答 解：（1）由题图乙可知，当t=4s时，U=0.6V，此时电路中的电流（即通过金属杆的电流）为：
    I=$\frac{U}{R}$=$\frac{0.6}{0.8}$A=0.75A
    用右手定则判断出，此时电流的方向由b指向a，由题图乙知：U=kt=0.15t（V）
    金属杆切割磁感线产生的感应电动势为：E=BLv
    由电路分析有：=$\frac{R}{R+r}$E
    联立得：v=1.5t（m/s）
    则知v与t成正比，即金属杆沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为：a=1.5m/s2
    金属杆在0～4s内的位移为：x=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{1}{2}×$1.5×42m=12m
    （2）t=4s时杆的速度为：v4=at=1.5×4m/s=6m/s
    金属杆所受安培力为：F安=BIL
    由牛顿第二定律，对金属杆有：F-F安=ma
    联立解得t=4s时拉力F的瞬时功率为：P=Fv4
    联立解得：P=0.765W．
    答：（1）在t=4s时通过金属杆的感应电流是0.75A．前4s内金属杆的位移大小是12m；
    （2）t=4s时拉力F的瞬时功率是0.765W．

    点评 本题是一道电磁感应与电路、运动学相结合的综合题，要分析清楚棒的运动过程，由图象找出某时刻所对应的速度与时间的关系是正确解题的关键．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    18．如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场以MN为边界，左侧磁感应强度为B1，右侧磁感应强度为B2，B1=2B2=2T，比荷为2×106 C/kg的带正电粒子从O点以v0=4×104m/s的速度垂直于MN进入右侧的磁场区域，则粒子通过距离O点4cm的磁场边界上的P点所需的时间为（　　）
    A．$\frac{π}{2}$×10-6sB．π×10-6sC．$\frac{3π}{2}$×10-6sD．2π×10-6s

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    14．如图示所示，A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点，在A、B两点分别固定等量同种的点电荷，则下列说法正确的是（　　）
    A．C、D两点的场强相同、电势相同B．C、D两点的场强相同、电势不同
    C．C、D两点的场强不同、电势相同D．C、D两点的场强不同、电势不同

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    11．如图坐标系xOy平面内，以x，y轴为界边长均为L的区域中，有场强大小均为E，方向如图的匀强电场，电场周围有垂直纸面向里的匀强磁场，在第Ⅰ象限内无限接近坐标原点O处有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，由静止释放后依次分别经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限的电场区域和磁场区域，已知粒子在各个电场区域中均做直线运动，不考虑粒子重力．求：
    （1）磁场的磁感应强度B的大小；
    （2）粒子由静止释放到第一次回到出发点经历的时间t总．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    18．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的0到t1时间内，升降机静止，电流表示数I0．则（　　）
    A．t1到t2时间内升降机匀速上升B．t1到t2时间内升降机加速上升
    C．t2到t 时间内升降机匀速上升D．t2到t3时间内升降机匀加速上升

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    8．如图甲所示，绝缘轨道ABCD与水平面成37°，除BC部分外其余光滑，在D处垂直斜面固定一绝缘挡板，AB间距L1=3m，BC间距L2=0.6m．一质量m=1kg的玩具（视为质点）可在轨道上沿直线滑行，与挡板碰撞后原速返回，滑行过程中空气阻力不计，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．

    （1）玩具由A点静止释放，经1.1s到达C点，求玩具与BC间的动摩擦因数；
    （2）在B点左侧区域施加竖直向上的匀强电场，电场强度E=2.5×103N/C，如图乙所示．让玩具带上q=-2×10-3C的电量，仍由A点静止释放后．求：
    ①玩具在滑行过程中的最小加速度amin和最大加速度amax；
    ②玩具与挡板第一次碰撞后上升的最高位置距A点的距离L3；
    （3）在第（2）问的条件下，求玩具从开始释放到停止运动的整个过程中因摩擦产生的总热量Q．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    15．如图，半径为R的圆是与一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），ab为其直径，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．一带电粒子以速率v0从a点沿与ab夹角θ=60°方向射入磁场，并从b点离开磁场．不计粒子重力．则粒子的比荷$\frac{q}{m}$为（　　）
    A．$\frac{{v}_{0}}{BR}$B．$\frac{{v}_{0}}{2BR}$C．$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{2BR}$D．$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{BR}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    12．某同学在“研究平抛物体的运动”时，描绘平抛物体运动的轨迹，求物体平抛的初速度．如图所示，是用平滑的曲线画出平抛小球的运动轨迹．A、B、C是轨迹上的三点，以A点为坐标原点，B、C两点的坐标在图中标出，（取g=10m/s2）则
    （1）平抛的初速度v0=2.5 m/s．
    （2）B点的竖直速度为2.0m/s．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．下列说法正确的是（　　）
    A．研究张继科打出的弧旋乒乓球，可把乒乓球看作质点
    B．参考系必须选取静止不动的物体
    C．物体速度变化率越大，加速度越大
    D．物体若受到弹力，则一定也受到摩擦力

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案