练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    18．如图甲所示，两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距为L=2m，导轨平面与水平面成θ=30°角，下端连接阻值R=1.5Ω的电阻；质量为m=1.4kg、阻值r=0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最下端为L1=1m，棒与导轨垂直并保持良好接触，动摩擦因数μ=$\frac{{3\sqrt{3}}}{7}$．整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直（向上为正），磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示．（g=10m/s2）

    （1）在0～1.0s内，金属棒ab保持静止，求通过的电流大小和方向；
    （2）求t=1.1s时刻，ab棒受到的摩擦力的大小和方向；
    （3）1.2s后对ab棒施加一沿斜面向上的拉力F，使ab棒沿斜面向上做匀加速运动，加速度大小为5m/s2，请写出拉力F随时间t′（加F时开始计时）的变化关系式．

    分析 （1）根据法拉第电磁感应定律求得感应电动势大小，再依据闭合电路欧姆定律，求得感应电流大小，最后根据楞次定律判定感应电流的方向；
    （2）根据安培力表达式，结合左手定则，确定安培力的大小与方向，结合平衡条件，从而确定摩擦力的方向与大小；
    （3）根据切割感应电动势，及速度与安培力公式，并依据牛顿第二定律，即可求解．

    解答 解：（1）由法拉第电磁感应定律得：E=$\frac{△∅}{△t}$=$\frac{△BS}{△t}$=$\frac{2}{1}×1×2$=4V；
    再由闭合电路欧姆定律，则有：I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{4}{1.5+0.5}$=2A；
    根据楞次定律可知，感应电流方向：b→a；
    （2）当t=1.1s时，电流大小方向都不变，安培力F=B1IL=0.2×2×2N=0.8N；
    根据左手定则，则有，安培力的方向沿斜面向下；
    因mgsinθ+F=7.8N＜μmgcosθ，ab仍保持静止
    所以f=mgsinθ+F=7.8N，方向沿着斜面向上．
    （3）1.2s后，对ab棒由法拉第电磁感应定律，可得：E′=B2Lv
    速度公式，v=at′
    而安培力F=B2I2L；
    且闭合电路欧姆定律，则有：I2=$\frac{E′}{R+r}$
    由牛顿第二定律可得，F-mgsinθ-μmgcosθ-F安=ma
    联立解得：F=16+1.6t′（N）
    答：（1）在0～1.0s内，金属棒ab保持静止，通过的电流大小2A和方向b→a；
    （2）t=1.1s时刻，ab棒受到的摩擦力的大小7.8N和方向沿着斜面向上；
    （3）1.2s后对ab棒施加一沿斜面向上的拉力F，使ab棒沿斜面向上做匀加速运动，加速度大小为5m/s2，则拉力F随时间t′（加F时开始计时）的变化关系式F=16+1.6t′（N）．

    点评 考查安培力的表达式与速度公式的内容，掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与楞次定律的应用，以及牛顿第二定律的运用．注意依据平衡条件来判定摩擦力的方向是解题的突破口．

    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：解答题

    2．如图所示，有一种嵌入式照明设备，LED点光源S镶嵌在下层玻璃板内，上层平玻璃板的折射率为n1=$\sqrt{2}$，厚度H1=1cm，下层平玻璃板的折射率n2=2，厚度H2=$\sqrt{3}$cm，点光源发出的光可在空气中大范围看到，还防水防尘，求：
    ①光在下层玻璃板内传播的速度；
    ②要使光在空气中传播的范围最大，上层玻璃板上表面的最小面积为多大？（画出光路图）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（　　）
    A．图示时刻质点b的加速度方向为y轴正方向
    B．从图示时刻开始，经过0.01s，质点b通过的路程为2m
    C．若该波遇到的障碍物或孔的尺寸比4m大得多，则该波将发生明显的衍射现象
    D．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50Hz

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．下列哪些事例是为了避免发生离心运动的（　　）
    A．在炼钢厂中，无缝钢管的制作方法
    B．在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度
    C．洗衣机脱水桶高速转动，将衣服的水分甩掉
    D．高速转动的砂轮不得超过允许的最大速度

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．下列关于布朗运动的说法，正确的是（　　）
    A．布朗运动是液体分子的无规则运动
    B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动
    C．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力
    D．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    3．t=0时，甲乙两汽车从相距70km的两地开始相向行驶，它们的v-t图象如图所示．忽略汽车掉头所需时间．下列对汽车运动状况的描述正确的是（　　）
    A．在第1小时末，乙车改变运动方向
    B．在第2小时末，甲乙两车相距25km
    C．在前4小时内，乙车运动加速度的大小总比甲车的大
    D．在第4小时末，甲乙两车相遇

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    10．某人造卫星可近似看作是以地心为中心的匀速圆周运动，由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，但仍可认为做匀速圆周运动，用Ek1、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（　　）
    A．r1＜r2，Ek1＜Ek2B．r1＞r2，Ek1＜Ek2C．r1＜r2，Ek1＞Ek2D．r1＞r2，Ek1＞Ek2

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    7．在一个温度可视为不变的水池中，一个气泡从水底缓慢向上浮起，则在气泡上升的过程中，气泡的（　　）
    A．体积增大，压强减小B．体积不变，压强不变
    C．体积减小，压强增大D．体积减小，压强减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    8．某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律．以一定初速度从传感器（可以测量小车和传感器间的距离）处释放小车，并开始计时，测量小车与传感器间距S与时间t的关系．但是由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的s-t图象被改为$\frac{s}{t}$-t图象，实验结果如图b所示．根据此图象：

    （1）t=0.4s末，物体与传感器间距S=0.66m．
    （2）传感器开启瞬间物体运动的速度v0=1.3m/s．
    （3）物体的加速度大小约为1.8m/s2．（以上结果均保留两位有效数字）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案