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如图所示,在与水平方向成θ=30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上,轨道底端连有电阻R=10.0×10-2Ω。导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好,每根导体棒的质量均为m=2.0×10-2kg,导体棒ab电阻r=5.0×10-2Ω,导体棒cd阻值与R相同。金属轨道宽度l=0.50m。现先设法固定导体棒cd,对导体棒ab施加平行于轨道向上的恒定拉力,使之由静止开始沿轨道向上运动。导体棒ab沿轨道运动距离为S=1.0m时速度恰达到最大,此时松开导体棒cd发现它恰能静止在轨道上。取g=10m/s2, 求:

(1)导体棒ab的最大速度以及此时ab两点间的电势差;

(2)导体棒ab从开始到运动距离为S的过程中电阻R上产生的总热量。

 

(1)Uab=0.1V(2)QR=1/4Q=0.09J

解析:(1)设导体棒ab中的电流为I,导体棒cd恰能静止在轨道上,有:

由电路电阻关系可知,导体棒ab达最大速度时,有:

此时,Uab=0.1V

(2)由功能关系,知整个过程中有:

可知Q=0.36J,由能量分配关系可知QR=1/4Q=0.09J

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下.在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力F作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且F=kmg,其中k=11.在水平方向上P、B之间没有相互作用力.已知平板与地面间的动摩擦因数μ=2.0×10-3,平板和物块的质量之比M/m=10.在P从静止开始下落时,平板B有向左运动的速度v0=0.20m/s,P从静止开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=0.50s.设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)物块P从静止开始下落到第一次回到初始位置所经历的时间;
(2)从物块P由静止开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?海淀区二模)如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下.在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力f作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且f=kmg,其中k=11.在水平方向上P、B之间没有相互作用力.已知平板与地面间的动摩擦因数μ=2.0×10-3,平板和物块的质量之比M/m=10.在P开始下落时,平板B向右运动的速度v0=1.0m/s,P从开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=2.0s.设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间.
(2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下。在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力f作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且fkmg,其中k=11。在水平方向上PB之间没有相互作用力。已知平板与地面间的动摩擦因数,平板和物块的质量之比M/m=10。在P开始下落时,平板B向左运动的速度v0=1.0m/s,P从开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=2.0s。设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:

  (1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间。

  (2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数。

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科目:高中物理 来源:2011届北京四中高三上学期期中考试物理试卷 题型:计算题

如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下。在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力f作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且fkmg,其中k=11。在水平方向上PB之间没有相互作用力。已知平板与地面间的动摩擦因数,平板和物块的质量之比M/m=10。在P开始下落时,平板B向左运动的速度v0=1.0m/s,P从开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=2.0s。设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:
  (1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间。
  (2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数。

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年北京四中高三上学期期中考试物理试卷 题型:计算题

如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下。在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力f作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且fkmg,其中k=11。在水平方向上PB之间没有相互作用力。已知平板与地面间的动摩擦因数,平板和物块的质量之比M/m=10。在P开始下落时,平板B向左运动的速度v0=1.0m/s,P从开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=2.0s。设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:

  (1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间。

  (2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数。

 

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