如图所示.质量为m的U型金属框P′PNN′.静止在倾角为θ=37°的粗糙绝缘斜面上.与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5.且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．PP′.NN′边相互平行.相距L.电阻不计且足够长,上边PN垂直于PP′.电阻为R．光滑导体棒ab质量也为m.电阻不计.横放在框架上.整个装置处于垂直斜面向上.磁感应强度为B的匀强磁场中．将ab棒从静止释放.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

19．

如图所示，质量为m的U型金属框P′PNN′，静止在倾角为θ=37°的粗糙绝缘斜面上，与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．PP′、NN′边相互平行，相距L，电阻不计且足够长；上边PN垂直于PP′，电阻为R．光滑导体棒ab质量也为m，电阻不计，横放在框架上，整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．将ab棒从静止释放，当ab发生的位移为x₀时，框架开始向下运动．已知导体棒ab与PP′、NN′始终接触良好，重力加速度为g，取sin37°=0.6，求：
（1）框架开始运动时导体棒ab的速率；
（2）框架开始运动前R释放的热量；
（3）框架开始运动后，通过导体PN电流的最大值．

分析（1）先分析金属框开始时是否静止；设ab棒的速度为v时金属框开始运动，由法拉第电磁感应定律以及闭合电路的欧姆定律求出电路中的电流，然后对金属框进行受力分析，求出ab的速度；
（2）由功能关系即可求出框架开始运动前R释放的热量；
（3）框架开始运动后，由牛顿第二定律分析ab与金属框的最大速度差，并求出通过导体PN电流的最大值．

解答解：（1）开始时对金属框进行受力分析可知，在垂直于斜面的方向上有：
F_N=mgcos37°+mgcos37°=1.6mg
沿斜面的方向金属框受到的最大静摩擦力为：
f=μ•F_N=0.5×1.6mg=0.8mg＞mgsin37°=0.6mg
所以开始时金属框静止，设ab棒的速度为v时金属框开始运动，由法拉第电磁感应定律可得：E=BLv
电路中的电流为：I=$\frac{E}{R}=\frac{BLv}{R}$
根据右手定则可知，ab向下运动的过程中，ab中电流的方向为b流向a，由左手定则可知，PN边受到的安培力的方向沿斜面向下，所以金属框开始运动时沿斜面方向的受力：BIL+mgsin37°=f
代入数据联立得：v=$\frac{mgR}{5{B}^{2}{L}^{2}}$
（2）金属框向下运动前ab棒减小的重力势能转化为ab棒的动能和焦耳热，所以得：
$mgsin37°=Q+\frac{1}{2}m{v}^{2}$
代入数据得：Q=$0.6mg{x}_{0}-\frac{{m}^{3}{g}^{2}{R}^{2}}{50{B}^{4}{L}^{4}}$
（3）ab棒与金属框都向下运动时，设它们的受到分别为v₁和v₂，电动势为E′，电流为I′，ab棒与PN棒受到的安培力都是F_安；则：
E′=BL（v₁-v₂）
$I′=\frac{E′}{R}$
${F}_{安}=\frac{{B}^{2}{L}^{2}（{v}_{1}-{v}_{2}）}{R}$
对金属棒ab：mgsin37°-F_安=ma₁
对金属框：F_安+mgsin37°-f=ma₂
由于安培力的作用，a₁逐渐减小，而a₂逐渐增大，当a₁=a₂时，v₁-v₂达到最大并且保持不变，此时电路中的电流最大并且保持不变，设为I_m，则：
mgsin37°-BI_mL=BI_mL+mgsinθ-f
联立得：I_m=$\frac{2mg}{5BL}$
答：（1）框架开始运动时导体棒ab的速率是$\frac{mgR}{5{B}^{2}{L}^{2}}$；
（2）框架开始运动前R释放的热量是$0.6mg{x}_{0}-\frac{{m}^{3}{g}^{2}{R}^{2}}{50{B}^{4}{L}^{4}}$；
（3）框架开始运动后，通过导体PN电流的最大值是$\frac{2mg}{5BL}$．

点评本题是电磁感应中的力学问题，电磁与力联系桥梁是安培力，这种类问题关键在于安培力的分析和计算．

练习册系列答案

初中生必做的阅读理解与完形填空系列答案

DIY现代文阅读满分特训100篇系列答案

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！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源：2016-2017学年湖北省高一上学期期中考物理试卷（解析版） 题型：选择题

下列关于重力、弹力和摩擦力的说法中，正确的是（）

A. 物体的重心一定在它的几何中心上

B. 劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大

C. 运动的物体可能受到静摩擦力的作用

D. 动摩擦因数与滑动摩擦力成正比，与物体之间的压力成反比

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

10．如图（甲）所示，M₁M₄、N₁N₄为平行放置的水平金属轨道，M₄P、N₄Q为相同半径，平行放置的竖直四分之一圆形金属轨道，M₄、N₄为切点，P、Q为四分之一圆轨道的最高点（与圆心等高），轨道间距L=1.0m，圆轨道半径r=0.5m，整个装置左端接有阻值R=0.5Ω的定值电阻．M₁M₂N₂N₁、M₃M₄N₄N₃为等大的长方形区域Ⅰ、Ⅱ，两区域宽度d=0.5m，两区域之间的距离s=1.0m；区域Ⅰ内分布着均匀的变化的磁场B₁，B₁变化规律如图（乙）所示，规定竖直向上为B₁的正方向；区域Ⅱ内分布着匀强磁场B₂=0.05T，方向竖直向上．两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为μ=0.2，M₃N₃右侧的直轨道及半圆形轨道均光滑．质量m=0.1kg，电阻R₀=0.5Ω的导体棒CD在垂直于棒的水平恒力F=1.0N拉动下，从M₂N₂处由静止开始运动，到达M₃N₃处撤去恒力F，CD棒穿过匀强磁场区后，恰好通过圆形轨道到达PQ处．若轨道电阻、空气阻力不计，运动过程导棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直，g取10m/s²　求：

（1）CD棒从M₂N₂处运动到M₃N₃处所需要的时间；
（2）CD棒刚进入B₂磁场时的加速度大小；
（3）CD棒在直轨道上向右运动过程中电阻R上产生的热量Q．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

7．

如图所示，两根足够长的直金属MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
（1）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，ab杆中的电流及其加速度的大小；
（2）求在下滑过程中ab杆可达到的最大速度．
（3）从开始下滑到达到最大速度的过程中，棒沿导轨下滑了
距离s，求整个装置生热多少．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：实验题

14．

在研究电磁感应实验中，实验电路如图所示．
（1）若在开关闭合瞬间电流计指针向右偏转，则当开关闭合后滑动变阻器的滑片向接线柱C端迅速移动时，电流计指针将向左偏转（填“向左”“向右”或“不”）
（2）连接好电路后，闭合开关，服饰线圈B、A，若线圈A的电流方向为顺时针方向，则在闭合开关的瞬间，线圈B的电流方向为逆时针方向；在断开开关的瞬间，线圈B的电流方向为顺时针方向．（均填“顺时针方向”“逆时针方向”或“不能断定”）
（3）在产生感应电流的回路中，在图所示的器材中线圈B相当于电源（填“线圈A”“线圈B”或“蓄电池”）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

4．

如图甲所示，水平足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距L=0.3m，导轨电阻忽略不计，与水平面夹角为37°，其间连接有阻值R=0.8Ω的固定电阻，开始时，导轨上固定着一质量为m=0.01kg，电阻r=0.4Ω的金属杆ab，整个装置处于斜面磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向上，现用一平行金属导轨面的外力F向上拉金属杆ab，使之由静止开始运动，把通过电压表采集器的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系，如图乙所示，求：
（1）金属杆0.8s内通过的位移；
（2）0.8s末拉力F的瞬时功率；
（3）0.8s捏R上产生的热量是0.006J，则外力F做的功是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：解答题

11．一根长为L=0.625m的细绳，一端拴一质量为m=0.4kg的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动．求：
（1）试确定到达最高点时向心力的最小值；
（2）小球通过最高点时的最小速度；
（3）若小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大；
（4）若小球以v=3.0m/s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力多大．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

8．

如图，两平行的光滑金属导轨位于同一水平面上，相距l=2m左端与一电阻R=4Ω相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B=2T，方向竖直向下．一质量为m=2Kg的导体棒置于导轨上，在水平外力F作用下沿导轨以速度v=2m/s匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略．求
（1）水平外力F的大小；
（2）电阻R消耗的功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：实验题

9．在用落体法验证机械能守恒定律实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，如图1所示是打点计时器所得到的纸带．（g取9.8m/s²）

（1）如图1，O点为打点计时器打的第一个点，A、B、C三点至O点的距离分别为h₁、h₂、h₃，打点周期T为0.02s，则B点速度v_B=$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$．（用物理量字母表示．不代数据）
（2）若测得OA=3.13cm，OB=4.86cm，OC=7.02cm，根据以上数据算出：
当打点计时器达到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了0.476J；此时重锤的动能比开始下落时增加了0.473J．（结果均保留三位有效数字）
（3）利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以v²为纵轴，h为横轴，画出了如图2所示的图线，图线的斜率近似等于A
A、19.6 B、9.80 C、4.90 D、2.45．

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学