【题目】如下图所示,质量为M的“U”形金属导轨放置在倾角为30°的光滑斜面上,导轨间距为d,导轨间存在垂直斜面的磁感应强度为B的匀强磁场,导轨上垂直于导轨平放质量为m的导体棒,跨过滑轮的细绳一端悬挂质量为m0的物块,另一端通过平行于斜面的细绳连接导体棒,已知m0=3m,M=4m,重力加速度为g,导体棒电阻为R,其余电阻不计,导轨与导体棒之间的摩擦力不计,运动过程中导体棒未滑出导轨,导轨与物块均未落地。
(1)若导轨固定,由静止释放导体棒,求导体棒运动的最大速度的大小;
(2)若将导轨和导体棒同时由静止释放,导轨沿斜面向下运动达到最大速度v1时,求导体棒的速度v2和加速度a2。
(3)在导体棒运动过程中选择不同时刻释放导轨,导轨可能由静止沿斜面向下运动,也可能由静止沿斜面向上运动。要保证任何时刻释放导轨都能由静止沿斜面向下运动,求斜面倾角的取值范围。
【答案】(1)(2)
-v1
(3)θ>37°
【解析】(1)释放导体棒后,导体棒做加速度减小的加速运动,加速度为零时,速度最大,设为
则根据法拉第电磁感应定律可以得到:
根据闭合电路欧姆定律:
安培力公式:
则速度最大时:
解得
(2)导轨向下速度最大时,则根据法拉第电磁感应定律可以得到
根据闭合电路欧姆定律:
则:
对物块根据牛顿第二定律:m0g-T=m0a2
对导体棒根据牛顿第二定律:T-F安-mgsinθ=ma2
对导轨F安=Mgsinθ
解得: ,
,
(3)导体棒运动过程中,导轨受到沿斜面向上的安培力。若导体棒速度最大时,释放导轨能向下运动,则满足要求。
此时m0g=F+mgsinθ,
只需F <Mgsinθ
解得即
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】船在静水中的速度与时间的关系如图甲所示,河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图乙所示,则( )
A. 船渡河的最短时间60s
B. 要使船以最短时间渡河,船在行驶过程中,船头必须始终与河岸垂直
C. 船在河水中航行的轨迹是一条直线
D. 船在河水中的最大速度是5m/s
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,振源S在垂直x轴方向振动,并形成沿x轴正方向、负方向传播的横波,波的频率50Hz,波速为20m/s,x轴有P、Q两点,SP=2.9m,SQ=2.7m,经过足够的时间以后,当质点S正通过平衡位置向上运动的时刻,则( )
A. 质点P和S之间有7个波峰
B. 质点Q和S之间有7个波谷
C. 质点P正处于波峰,质点Q正处于波谷
D. 质点P正处于波谷,质点Q正处于波峰
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,两个星球A和B在引力作用下都绕O点做周期为T的匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间距离为R。己知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G.
(1)求两星球质量之和;
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为
。己知地球和月球的质量分别为
和
.求
与
两者平方之比。(结果保留三位有效数字)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,质量分别为、
的两个物块间用一轻弹簧连接,放在倾角为θ的粗糙斜劈上,物块与斜劈间的动摩擦因数均为μ,用平行于斜面、大小为F的拉力作用在
上,使
、
一起向上作匀加速度运动,斜劈始终静止在水平地面上,则
A. 弹簧的弹力为
B. 弹簧的弹力为
C. 地面对斜劈的摩擦力水平向左
D. 地面对斜劈的摩擦力水平向右
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】粗糙水平面上放置一端开口的圆柱形气缸,气缸内长L=0.9m,内横截面积S=0.02m2,内部一个厚度可以忽略的活塞在气缸中封闭一定质量的理想气体,活塞与一个原长为l0=0.2m的弹簧相连,弹簧左端固定于粗糙的竖直墙上。当温度T0=300K时,活塞刚好在气缸开口处,弹簧处于原长。缓慢向左推动气缸,当气缸运动位移x=0.2m时,弹簧弹力大小为F=400N,停止推动,气缸在摩擦力作用下静止。已知大气压强为P0=1.0×105Pa,气缸内壁光滑。
(ⅰ)求弹簧的劲度系数k的大小;
(ⅱ)此后,将温度降低到T'时,弹簧弹力大小仍为F=400N,气缸一直未动,求T'。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,两个星球A和B在引力作用下都绕O点做周期为T的匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间距离为R。己知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G.
(1)求两星球质量之和;
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为
。己知地球和月球的质量分别为
和
.求
与
两者平方之比。(结果保留三位有效数字)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】电流表G1的量程为0~5mA,内阻r=290Ω,把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程.当开关S接到1或2位置时为电流档,其中小量程为0~10mA,大量程为0~100mA.
(1)开关S接位置______时是电流挡的小量程,
(2)已知图中的电源E′的电动势为9V,当把开关S接到位置4,短接A、B进行欧姆调零后,此欧姆挡内阻为____kΩ,现用该挡测一未知电阻阻值,指针偏转到电流表G1满刻度的处,则该电阻的阻值为___kΩ.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,一半径为R的光滑半圆形细轨道,其圆心为O,竖直固定在地面上。轨道正上方离地高为h处固定一水平光滑长直细杆,杆与轨道在同一竖直平面内,杆上P点处固定一定滑轮,P点位于Q点整上方。A、B是质量均为m的小环,A套在杆上,B套在轨道上,一条不可伸长的轻绳通过定滑轮连接两环。两环均可看作质点,且不计滑轮大小与摩擦。现对A环施加一水平向右的力F,使B环从地面由静止开始沿轨道运动。则
A.若缓慢拉动A环,B环缓慢上升至D点的过程中,F一直减小
B.若缓慢拉动A环,B环缓慢上升至D点的过程中,外力F所做的功等于B环机械能的增加量
C.若F为恒力,B环最终将静止在D点
D.若F为恒力,B环被拉到与A环速度大小相等时,
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com