练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    17．如图所示，MN、PQ为足够长的平行导轨，间距L=0.5m．导轨平面与水平面间的夹角θ=37°．NQ⊥MN，NQ间连接有一个R=3Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0=1T．将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r=2Ω，其余部分电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd 处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ为s=2m．试解答以下问题：（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
    （1）金属棒达到稳定时的速度是多大？
    （2）从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？
    （3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t=1s时磁感应强度应为多大？

    分析 对金属棒进行受力分析，达到稳定速度时，即为做匀速运动，根据平衡条件列出等式求解．
    根据能量守恒得，重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热．再根据串联电路能量（功率）分配关系，就可求得电阻R上产生的热量．
    要使金属棒中不产生感应电流，则穿过线框的磁通量不变．同时棒受到重力、支持力与滑动摩擦力做匀加速直线运动．从而可求出磁感应强度B应怎样随时间t变化的．

    解答 解：（1）在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有：
    安培力大小FA=B0IL   
    依据平衡条件，则有：mgsinθ=FA+μmgcosθ 
    切割感应电动势，E=B0Lv
    闭合电路欧姆定律，E=I（R+r）
    由以上四式并代入已知数据，得v=2m/s
    （2）根据能量守恒得，重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热．
    有：mgssinθ=$\frac{1}{2}$mv2+μmgcosθ•s+Q
    电阻R上产生的热量：QR=$\frac{R}{R+r}$Q
    代入数据，解得：QR=0.06J
    （3）当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流．此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，故：
    mgsinθ-μmgcosθ=ma
    设t时刻磁感应强度为B，则：B0Ls=BL（s+x）  x=vt+$\frac{1}{2}$at2；
    故t=1s时磁感应强度B=0.4T
    答：（1）金属棒达到的稳定速度是2m/s；
    （2）从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是0.06J；
    （3）t=1时磁感应强度应为0.4T．

    点评 本题考查了牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律、安培力公式、感应电动势公式，还有能量守恒．同时当金属棒速度达到稳定时，则一定是处于平衡状态，原因是安培力受到速度约束的．还巧妙用磁通量的变化去求出面积从而算出棒的距离．最后线框的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流是解题的突破点．

    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：选择题

    17．洗衣机是现代家庭常见的电器设备．它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法中错误的是（　　）
    A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的
    B．加快脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好
    C．水能从筒中甩出是因为水滴需要的向心力太大的缘故
    D．靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    8．如图所示，两根相距为L的金属导轨竖直放置，导轨电阻不计，一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端与导轨相连，且保持良好接触，棒与导轨的接触电阻不计．导轨下端连有阻值为2R的电阻和电流传感器，电流传感器与计算机相连，且其电阻忽略不计．竖直面分布着宽度、间距均为a的120段水平匀强磁场．金属棒初始位于OO′处，与第1磁场区域相距2a，金属棒由静止开始释放．（重力加速度为g）
    （1）为使金属棒均能匀速通过每段匀强磁场区域，求刚进入第1磁场区域时的速度v1大小和该区域磁感应强度B1大小；
    （2）在满足（1）情况下，求第120磁场区域的磁感应强度B120大小和整个过程中金属棒上产生的热量Q；
    （3）现使120段磁场区域的磁感应强度均相同，当金属棒穿过各段磁场时，发现计算机显示出的电流I随时间t以固定的周期做周期性变化，求金属棒从第120磁场区域穿出时的速度大小及整个过程产生的热量．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    5．如图所示，一匀强电场的范围足够大，电场强度大小E=$\frac{mg}{2q}$，方向竖直向上，一质量为m，带电荷量为+q的小球，以初速度v0从A点竖直向上射入电场中，已知重力加速度为g，求：
    （1）小球向上运动的最大位移
    （2）小球回到A点所用的时间．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    12．如图（a）所示，在坐标平面xOy内存在磁感应强度为B=2T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，其中OCA满足曲线方程$x=0.5sin（\frac{π}{3}y）$m，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2，其中R1=4Ω、R2=12Ω．现有一质量为m=0.1kg的足够长的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下，以v=3m/s的速度向上匀速运动，设棒与两导轨接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，g取10m/s2，求：
    （1）金属棒MN在导轨上运动时感应电动势的最大值；
    （2）请在图（b）中画出金属棒MN中的感应电流I随时间t变化的关系图象；
    （3）当金属棒MN运动到y=2.5m处时，外力F的大小；
    （4）若金属棒MN从y=0处，在不受外力的情况下，以初速度v=6m/s向上运动，当到达y=1.5m处时，电阻R1的瞬时电功率为P1=0.9W，在该过程中，金属棒克服安培力所做的功．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    2．如图，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则（　　）
    A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量
    C．a的荷质比一定小于b的荷质比D．b的荷质比一定小于a的荷质比

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．“水流星”是一种常见的杂技项目，该运动可以简化为轻绳一端系着小球在竖直平面内的圆周运动模型．已知绳长为l，重力加速度为g，则（　　）
    A．当v0＜$\sqrt{gl}$时，细绳始终处于绷紧状态
    B．当v0＞$\sqrt{gl}$时，小球一定能通过最高点P
    C．小球运动到最高点P时，处于失重状态
    D．小球初速度v0越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    6．带电粒子质量为m，电荷量为q，由静止经过电压为U1的加速电场加速后，进入两块间距为d、电压为U2的平行金属板间．若带电粒子从两板正中间平行于金属板的方向进入，且恰好能穿过电场．不计粒子重力，求：
    （1）金属板的长度；
    （2）粒子偏转角的正切值．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    7．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况．工作频率为50HZ．
    （1）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是A
    A．先接通电源，后让纸带运动
    B．先让纸带运动，再接通电源
    C．让纸带运动的同时接通电源
    D．先让纸带运动或先接通电源都可以
    （2）在使用电火花计时器（或电磁打点计时器）的实验中，某同学打出了一条纸带，已知计时器打点的时间间隔为0.02s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D等几个计数点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s．用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.90cm，BC=2.30cm，CD=2.70cm．由此可知，OB段的平均速度为0.17 m/s，打C点时纸带的速度大小为0.25m/s

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案