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(16分)如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5m,电阻可忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°角.有一磁感应强度B=0.8T的匀强磁场,方向垂直于导体框平面.一根质量m=0.2kg、电阻为R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,某时刻起将导体棒由静止释放.已知导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

(1)求导体棒刚开始下滑时的加速度的大小.

(2)求导体棒运动过程中的最大速度和重力的最大功率.

(3)从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中,通过导体棒横截面的电量Q=2C,求导体棒在此过程中消耗的电能.

 

【答案】

(1)a=2 m/s2  (2)  (3)

【解析】

试题分析:(1)由题意知,导体棒刚开始下滑时受重力、支持力、摩擦力的作用

根据牛顿第二定律

解得:a=2 m/s2

(2)导体棒运动后,将受安培力的作用,切割磁感线产生电动势,电流

安培力

对导体棒,知当加速度a=0时,速度最大

,代入数据解得:

此时重力的功率最大为

(3)设该过程中导体棒通过的位移为x,根据电量得:

解得:x=10m

根据能量守恒

得:

考点:本题考查牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律及能量守恒。

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(08年广东实验中学三模) (16分)如图所示,在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyzx轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上).匀强磁场方向与Oxy平面平行,且与x轴的夹角为,重力加速度为g.一质量为m、电荷量为的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动.

(1求电场强度的最小值及对应的磁感应强度

(2若电场强度为最小值,当带电质点通过y轴上的点时,撤去匀强磁场,求带电质点落在oxz平面内的位置.

(3)现需求解在(2)中带电质点到达oxz平面内的速度大小,试说明能否运用机械能守恒定律求解.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(共16分)如图所示,MNPQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计. 导轨所在平面与磁感庆强度B=5.0T的匀强磁场垂直。质量m=6.0×102kg、电阻r=0.5Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有阻值均为3.0Ω的电阻R1R2。重力加速度取10m/s2,且导轨足够长,若使金属杆ab从静止开始下滑,求:

   (1)杆下滑的最大速率vm

   (2)稳定后整个电路耗电的总功率P

   (3)杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(共16分)如图所示,MNPQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计. 导轨所在平面与磁感庆强度B=5.0T的匀强磁场垂直。质量m=6.0×102kg、电阻r=0.5Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有阻值均为3.0Ω的电阻R1R2。重力加速度取10m/s2,且导轨足够长,若使金属杆ab从静止开始下滑,求:

   (1)杆下滑的最大速率vm

   (2)稳定后整个电路耗电的总功率P

   (3)杆下滑速度稳定之后电阻R2两端的电压U.

 

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年广东省汕头市金山中学高二10月月考物理试卷(带解析) 题型:计算题

(16分)、如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径为R。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E,现有一质量为m,带电荷量为q的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s =5R的位置A,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。已知该带电体所受电场力大小为重力的,重力加速度为g,求:

(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;
(2)带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小;
(3)带电体沿圆弧形轨道从B到C的运动过程中,电场力和摩擦力带电体所做的功各是多少。

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科目:高中物理 来源:2014届广东省汕头市高二10月月考物理试卷(解析版) 题型:计算题

(16分)、如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径为R。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E,现有一质量为m,带电荷量为q的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s =5R的位置A,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。已知该带电体所受电场力大小为重力的,重力加速度为g,求:

(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;

(2)带电体运动刚刚经过圆弧形轨道的B点瞬间时对圆弧轨道的压力大小;

(3)带电体沿圆弧形轨道从B到C的运动过程中,电场力和摩擦力带电体所做的功各是多少。

 

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