[题目]U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上.范围足够大.方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面.一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上.棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e.f.已知磁感应强度B＝0.8 T.导轨质量M＝2 kg.其中bc段长0.5 m.电阻r＝0.4 Ω.其余部分电阻不计.金属棒PQ质量m＝0.6 kg.电阻R＝0.2� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B＝0.8 T，导轨质量M＝2 kg，其中bc段长0.5 m、电阻r＝0.4 Ω，其余部分电阻不计，金属棒PQ质量m＝0.6 kg、电阻R＝0.2Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F＝2 N的水平拉力，如图所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10 m/s2)．

【答案】 , ,

【解析】

导轨受到棒PQ水平向右的摩擦力f=μmg
根据牛顿第二定律并整理得F-μmg-F安=Ma
刚拉动导轨时，I感=0，安培力为零，导轨有最大加速度
am==（2-0.2×0.6×10）=0.40m/s2
随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小，当a=0时，速度最大
设为vm，电流最大设为Im，导轨受到向右的安培力FB=BIL
F-μmg-BImL=0
Im=
代入数字算得Im=A=2A
I=
Im=
vm=Im=3m/s

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主要实验步骤如下:

a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次

b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔四个点选取一个计数点,如图中A、B、C、D、E、F所示;

通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E五点时小车的速度,以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,作出速度一时间图象如图所示。

结合上述实验步骤,请你完成下列任务:

(1)在下列仪器和器材中,本实验中使用的有___________和____________(填选项前的字母)。

A.电压合适的50Hz交流电源

B.电压可调的直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平(含砝码)

(2)根据速度一时间图象可知,计数点O对应的小车速度为_____,小车运动的加速度为______

(3)纸带中只标出了O、A两计数点的距离为1.80cm,计算可得A、B两计数点的距离为_______

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【题目】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车拖着穿过打点计时器的纸带做直线运动，用打点计时器记录纸带运动的时间．计时器所用电源的频率为50Hz，图5为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示（单位：cm）．请回答以下问题：

（1）下列操作正确的有_______．（填选项代号）

A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端

C．应先接通电源，后释放小车

D．电火花计时器应使用4～6V低压交流电源

（2）由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4=_______m/s，小车的加速度大小a=_______m/s2．（结果保留3位有效数字）

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【题目】如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为0.02kg、阻值为0.3Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处，由静止开放释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10 m/s2.求：