精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
精英家教网如图,竖直面内两根光滑平行金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块,滑块始终与导轨保持良好接触.电源提供的强电流经导轨、滑块、另一导轨流回电源.同时电流在两导轨之间形成较强的磁场(可近似看成匀强磁场),方向垂直于纸面,其强度与电流的大小关系为B=kI,比例常数k=2.5×10-6T/A.已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=3.0×10-2kg,滑块由静止开始沿导轨滑行S=5m后获得的发射速度v=3.0×103m/s(此过程可视为匀加速运动).求:
(1)发射过程中通过滑块的电流强度;
(2)若电源输出的能量有5%转换为滑块的动能,发射过程中电源的输出功率;
(3)若滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在光滑水平面上的砂箱,它最终嵌入砂箱的深度为s.设砂箱质量M,滑块质量为m,写出滑块对砂箱平均冲击力的表达式.
分析:(1)滑块所受安培力对滑块做功,根据动能定理求出发射过程中通过滑块的电流强度;
(2)根据匀变速直线运动的平均速度公式求出运动的时间,通过能量守恒求出电源的输出功率.
(3)根据动量守恒定律求出滑块与砂箱的共同速度,根据能量守恒求出滑块对砂箱平均冲击力的表达式.
解答:解:(1)滑块所受安培力对滑块做功,由动能定理得:BILS=
1
2
mv2

且有:B=Ki   I=6
2
×105

(2)设电源的输出功率为P,输出电压为U,则有:Pt?5%=
1
2
mv2

滑块做匀加速直线运动,有:S=
v
2
t

得P=1.0×109
(3)滑块与砂箱动量守恒,设它们共同运动的速度为v′,则有:mv=(m+M)v′
再由能量守恒:fs=
1
2
mv2-
1
2
(m+M)v′2

得:f=
Mm
2(m+M)
?
v2
s

答:(1)发射过程中通过滑块的电流强度I=6
2
×105A

(2)发射过程中电源的输出功率为1.0×109W
(3)滑块对砂箱平均冲击力的表达式f=
Mm
2(m+M)
?
v2
s
点评:本题考查了动能定理、能量守恒定律和动量守恒定律,综合性较强,难度不大,在平时的学习中要加强这类题型的训练.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(2010?南平模拟)如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则:
(1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功.
(2)求小球B运动到C处时所受的向心力的大小.
(3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,距水平地面高为h=0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P点固定一可绕水平轴无摩擦转动且不计大小的定滑轮,一半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,杆和半圆形轨道在同一竖直面内,杆上套有一质量m=2kg小球A,半圆形轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B,两球用一条不可伸长的轻绳通过定滑轮连接,且均可看作质点,现给小球A施加一个水平向右的恒力F=55N,g取10m/s2.求:
(1)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中,力F做的功;
(2)小球B运动到C处时的速度大小;
(3)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?上海模拟)如图所示,在距水平地面高为H=0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则:
(1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功.
(2)求小球B运动到C处时的速度大小v1
(3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等?此时速度v2为多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套有一质量m=2kg小球A.半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,两小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响,g取10m/s2.现给小球A一个水平向右的恒力F=55N.求:(1)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中,力F做的功;(2)小球B运动到C处时的速度大小;(3)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套有一质量m=2kg小球A.半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,两小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响,g取
10m/s2.现给小球A一个水平向右的恒力F=55N.求:
(1)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中,力F做的功;
(2)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中,重力对小球B做的功;
(3)把小球B从地面拉到P点正下方C点时,A小球速度的大小;
(4)把小球B从地面拉到P点正下方C点时,小球B速度的大小;
(5)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等.

查看答案和解析>>

同步练习册答案