精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
位于绝缘水平面上的宽度为L=1m的U形金属导轨,左端串接一电阻R=7.5Ω,金属导轨在外力控制下始终以速度v1=2m/s向右匀速运动,导轨电阻不计。如图所示,虚线PQ右侧区域有重直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T。由于导轨足够长,电阻R始终未进入磁场区域。一质量为m=0.1kg,电阻r=0.5Ω,长度也是L的金属棒,自PQ处以水平向右的初速度v2=4m/s滑上金属导轨,金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.2,且运动过程中始终与导轨垂直接触。金属棒滑上导轨后,经t=0.2s,速度恰好与导轨速度相同,此过程中因摩擦产生热量Q=0.08J。之后,金属棒继续运动,当其速度刚好稳定时,金属棒的总位移s=1.74m。重力加速度g=10m/s2,求:
  (1)金属棒最终稳定时速度的大小;
  (2)当金属棒速度v=3.2m/s时加速度的大小;
  (3)自金属棒滑上导轨至刚好稳定时整个电路中消耗的电能。
(1)金属棒最后匀速运动,设速度为v3
      ①
     ②
      ③
金属棒做匀速运动         ④
可得v3="1.6m/s       " ⑤
  (2)当金属棒速度v=3.2m/s时,可推出
       ⑥
由牛顿第二定律
       ⑦
a=6m/s2      ⑧
  (3)设金属棒从滑上导轨到与导轨速度相同的过程中,导轨的位移为s1,棒的位移为s2
摩擦生热         ⑨
导轨位移       ⑩
金属棒速度由v2减小到v3的过程中位移为s3=s—s2      (11)
由动能定理
      (12)
由功能关系 E=—W安      可得:E="0.7J       " (14分)
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,线圈匝数足够多,其直流电阻为3欧,先合上电键K,过一段时间突然断开K,则下列说法中正确的有(  )
A.电灯立即熄灭
B.电灯不熄灭
C.电灯会逐渐熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同
D.电灯会逐渐熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨,AB间距离为L,左右两端均接有阻值为R的电阻,处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,质量为、长为L的导体棒MN放在导轨上。甲、乙两根相同的绝缘轻质弹簧一端均与导体棒中点固定连接,另一端均被固定,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触,导轨与导体棒的电阻均忽略不计。初始时刻,两弹簧恰好处于自然长度,导体棒具有水平向左的初速度,经过一段时间,导体棒第一次运动至最右端,这一过程中AB间电阻上产生的焦耳热为Q,则
A.导体棒做简谐运动
B.初始时刻导体棒受到安培力大小为
C.当导体棒再次回到初始位置时,AB间电阻R的功率为
D.当导体棒第一次到达最右端时,甲弹簧具有的弹性势能为

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图14所示,两条足够长的互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.5m.在导轨的一端接有阻值为0.8Ω的电阻R,在x≥0处有一与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=1T.一质量m=0.2kg的金属杆垂直放置在导轨上,金属直杆的电阻是r=0.2Ω,其他电阻忽略不计,金属直杆以一定的初速度v0=4m/s进入磁场,同时受到沿x轴正方向的恒力F=3.5N的作用,在x=6m处速度达到稳定.求:
(1)金属直杆达到的稳定速度v1是多大?
(2)从金属直杆进入磁场到金属直杆达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多大?通过R的电量是多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈QPQ共轴.Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则
A.t1时刻N>GB.t2时刻N>G
C.t3时刻N<GD.t4时刻N=G

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为,设导轨足够长。导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,两根相距为=1m的足够长的平行光滑金属导轨,位于水平的xOy平面内,一端接有阻值为的电阻.在的一侧存在垂直纸面向里的磁场,磁感应强度B只随x的增大而增大,且它们间的关系为B=x,其中。一质量为m=0.5kg的金属杆与金属导轨垂直,可在导轨上滑动.当t=0时金属杆位于x=0处,速度为=,方向沿x轴的正方向。在运动过程中,有一大小可调节的外力F作用于金属杆,使金属杆以恒定加速度a=沿x轴正方向匀加速直线运动。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计.求:当t=4s时施加于金属杆上的外力为多大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图甲所示,为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距,导轨左端连接一个R=2的电阻,将一根质量的金属棒垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,并保持拉力的功率恒为P=8W,使棒从静止开始向右运动。已知从金属棒开始运动直至达到稳定速度的过程中电阻R产生的热量。试解答以下问题:

(1)金属棒达到的稳定速度是多少?
(2)金属棒从开始运动直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)金属棒从开始运动直至达到稳定速度的过程中所产生的平均感应电动势可在什么数值范围内取值?
(4)在乙图中画出金属棒所受的拉力F随时间变化的大致图像。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

强度相等的匀强磁场分布在直角坐标的四个象限里,方向如图甲所示,有一闭合扇形线框OMN,以角速度绕O点在Oxy平面内匀速转动,在它旋转一圈后的过程中(从图示位置开始计时)它的感应电动势与时间的关系图线是图乙中哪一个? (   )

查看答案和解析>>

同步练习册答案