练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    4．如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨cd和ef相距L=0.2m，另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m=10-2 kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和PQ杆的电阻均为R=0.2Ω；（竖直金属导轨电阻不计），PQ杆放置在水平绝缘平台上，整个装置处于匀强磁场内，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度B=1.0T．现让MN杆在恒定拉力作用下由静止开始向上加速度运动，运动位移x=0.1m时MN杆达到最大速度，此时PQ杆对绝缘平台的压力恰好为零．（g取10m/s2）求：
    （1）MN杆的最大速度vm为多少？
    （2）当MN杆加速度达到a=2m/s2时，PQ杆对地面的压力为多大？
    （3）MN杆由静止到最大速度这段时间内通过MN杆的电荷量为多少？
    （4）MN杆由静止到最大速度这段时间内MN杆产生的热量为多少？

    分析 （1）根据平衡条件结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解MN杆的最大速度；
    （2）根据平衡条件和牛顿第二定律列方程求解PQ杆对地面的压力；
    （3）根据电荷量的经验公式求解通过MN杆的电荷量；
    （4）根据动能定理和功能关系求解MN杆产生的热量．

    解答 解：（1）最大速度时PQ杆受力平衡有：BIL=mg
    由闭合电路欧姆定律得：E=I•2R
    MN杆切割磁感线，产生的电动势为：E=BLvm
    联立得最大速度为：vm=$\frac{2mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$=1m/s；
    （2）到最大速度时对于MN杆根据平衡条件有：F=BIL+mg=2mg=0.2N
    对MN杆应用牛顿第二定律得：F-mg-B I1L=ma1
    PQ杆受力平衡有：FN+BI1L=mg
    得：FN=2mg-F+ma=ma=2×10-2N；
    （3）通过MN杆的电量为：q=I△t=$\frac{△Φ}{2R}=\frac{BLx}{2R}$=0.05C；
    （4）由动能定理得：Fx-W克-mgx=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$-0
    解得：W克=5×10-3J，
    根据功能关系可得：QMN=W克=2.5×10-3J．
    答：（1）MN杆的最大速度vm为1m/s；
    （2）当MN杆加速度达到a=2m/s2时，PQ杆对地面的压力为2×10-2N；
    （3）MN杆由静止到最大速度这段时间内通过MN杆的电荷量为0.05C；
    （4）MN杆由静止到最大速度这段时间内MN杆产生的热量为2.5×10-3J．

    点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．

    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：实验题

    16．为进行“验证机械能守恒定律”的实验中
    （1）有下列器材可供选择：
    A． 打点计时器   B．复写纸  C．纸带  D． 电源 E．天平  F．刻度尺 G．秒表   H．重锤
    上述器材不必要的是EG（只填字母代号）．
    （2）质量m kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点如图所示，O为第一个点，A、B、C为相邻的点，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，取g=9.8m/s2，求：

    a．打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=0.97m/s（保留两位有效数字）；
    b．从点O到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减少量△Ep=0.48mJ，动能的增加量△Ek=0.47mJ（用m表示，保留两位有效数字）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．如图所示，轻杆一端固定了一小球，另一端安装在电动机的转轴O上．当电动机匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动．则（　　）
    A．小球的加速度不变
    B．小球所受合外力为零
    C．小球所受合外力大小、方向均一定
    D．小球所受合外力大小一定，方向改变

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    12．如图所示，两根相互平行、间距为L的光滑轨道固定在水平面上，左端接一个阻值为R的电阻，质量为m的匀质金属棒cd与轨道垂直且接触良好，金属棒的阻值为r，轨道的电阻不计，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．金属棒在一水平向右的拉力作用下以v做匀速直线运动，当金属棒的位移为s时，求：
    （1）金属棒中电流I的大小；
    （2）水平拉力F做的功；
    （3）通过电阻R的电量q．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    19．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g．下列选项正确的是（　　）
    A．P=2mgv sinθ
    B．当导体棒速度达到$\frac{v}{2}$时加速度大小为$\frac{gsinθ}{2}$
    C．当导体棒速度达到$\frac{3v}{2}$时加速度大小为$\frac{5gsinθ}{6}$
    D．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L=1m，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m=0.5kg、有效电阻为R=1Ω的导体棒在距磁场上边界h=5m处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I=5A．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻，g=10m/s2．
    求：（1）磁感应强度的大小B；
    （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；
    （3）流经电流表电流的最大值Im．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    16．如图甲所示，平行板M、N关于x轴对称，右端刚好与y轴相交，板长为L，板间距离也为L，两板间加上如图乙所示的正弦交流电（图中Um已知），在y轴右侧有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，在平行板左端、x轴上A点有一粒子源，沿x轴正向不断发射质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子的速度大小相等，粒子的速度大小相等，这些粒子刚好都能进入磁场，经磁场偏转后刚好不能再进入板间电场，粒子穿过两板间所用的时间远小于T，不计粒子的重力，求：
    （1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
    （2）粒子打在y轴上的范围．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．汽车驾驶员手册中有一句话：一看二减三通过．这里说的其一是汽车在通过道路转弯处时是有限速，汽车驾驶人要先用眼角左右观察+减速慢行，再通过．有关汽车过弯道的一些说法，其中正确的是（　　）
    A．汽车在水平路面上行驶过弯道时，所需要的向心力除了由侧向 的摩擦力提供外，还要加上重力和支持力的水平分力来提供
    B．为防止汽车转弯时出现“打滑”现象，可减小转弯时的速度
    C．为防止汽车转弯时出现“打滑”现象，应把路面修成内低外高
    D．如果车速过大，还会出现汽车向弯道外侧“打滚”的车祸事故

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    14．在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿曾设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远．当速度足够大时，物体就不会落回地面而成为人造卫星了，这个足够大的速度至少为7.9km/s；物理学家建立了狭义相对论，发现了万有引力定律，测出了引力常量G的值．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案