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17.如图所示,平行金属导轨间距为50cm,固定在水平面上,一端接入电动势E=1.5V,内电阻为r=0.2Ω的电池,金属杆ab的电阻为R=2.8Ω,质量为m=5×10-2kg,与平行导轨垂直放置,其余电阻不计,金属杆处于磁感应强度为B=0.8T,方向与水平方向成60°的匀强磁场中,接通电路后,金属杆ab仍保持静止,求;(g=10m/s2
(1)金属杆所受的安培力大小;
(2)此时导体棒对导轨的压力多大;
(3)ab棒所受摩擦力多大.

分析 (1)由欧姆定律求出电流,由安培力公式求出安培力.
(2)分析导体棒的情况,由平衡条件求出轨道对导体棒的支持力,从而确定对导轨的压力.

解答 解:(1)电路电流:I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{1.5}{2.8+0.2}$=0.51A,
金属棒受到的安培力的大小:F=BIL=0.8×0.5×0.5=0.2N.
(2)设金属棒所受支持力为FN,金属棒受力如图所示.

在竖直方向,由平衡条件得:FN+Fcos60°-mg=0.
代入数据解得:FN=0.4N,
由牛顿第三定律可知,导体棒对轨道的压力:FN′FN=0.4N,方向:竖直向下.
(3)所受摩擦力为$f=Fsin60=\frac{\sqrt{3}}{10}$N
答:(1)金属杆所受的安培力的大小为0.2N;
   (2)此时导体棒对轨道的压力为0.4N
    (3)所受摩擦力为$\frac{\sqrt{3}}{10}$N

点评 本题是通电导体棒在磁场中平衡问题,安培力的分析和计算是解题的关键

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

2.如图1所示是某同学做“探究功与速度变化的关系”的实验装置,实验中所用小车的质量m=0.2kg,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.

(1)实验中木板左端高于右端略徽倾斜,这样做BD;
A.是为了释放小车后,小车能匀加速下清
B.可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
C.是为了增大小车下滑的加速度
D.可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
(2)图2是该同学通过正确的实验操作得到的一条纸带,根据有关数据计算本次实验中橡皮筋对小车做的功是0.40J.(结果保留两位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

3.关于力对物体的做功情况,下列说法正确的是(  )
A.物体做自由落体运动时,重力对物体一定做功
B.行星绕太阳在圆轨道上运行时,引力对物体不做功
C.沿斜坡向上加速行驶的汽车,牵引力一定做功
D.细绳的一端固定,另一端拴一小球,使小球在竖直平面的拉力要做功

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.如图所示,虚线为静电场中的3个等势面,相邻等势面之间的电势差相等.一个带负电的粒子只在电场力的作用下经过电场中的P、Q两点.已知P点电势大于Q点电势.下列说法正确的是(  )
A.P点的电场强度大于Q点的电场强度
B.粒子在P点的动能大于在Q点的动能
C.粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度
D.粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

12.某学习小组的同学想要验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图1装置,当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小面桶,滑块处于静止状态.如果要完成该项实验,则:
(1)进行实验操作时,首先要做的步骤是平衡摩擦力.
(2)实验时释放滑块让沙桶带着滑块加速运动,用打点计时器(打点周期为T)记录其运动情况如图2纸带所示,每两点间还有4个点也未画出,现测得O到E点间的长为L,D到F点间的长为S,则E点速度大小为$\frac{S}{10T}$.若取O点的速度为v1、E点速度为v2(滑块的质量M,沙和沙桶的总质量m,且满足m<<M)那么本实验最终要验证的数学表达式为$MgL=\frac{1}{2}M{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}M{v}_{1}^{2}$.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

2.如图所示,两个带有同种电荷的金属小球m1、m2,电量分别为q1、q2,用绝缘细线悬挂于O点,l1>l2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则(  )
A.一定满足m1=m2
B.一定满足q1>q2
C.将两球接触后分开,重新平衡时两球到过O点的竖直线的距离仍相等
D.同时剪断细线后,两球在空中(不计空气阻力)竖直方向的分运动均为自由落体运动

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

9.在利用单摆测定重力加速度的实验中
(1)为了比较准确地测量出当地的重力加速度值,下列所给器材应选ACEH;
A.长1m左右的细绳;    B.长30cm左右的细绳;    C.直径2cm的铅球;
D.直径2cm的铁球;      E.秒表;        F.时钟;
G.分度值是1cm的直尺;         H.分度值是1mm的直尺;
(2)某同学测出了多组摆长和运动周期,并根据相应的实验数据作出了T2-L的关系图象如图所示.
①由图可判定该同学出现的错误可能是测摆长时漏加小球半径.
②虽然实验中出现了错误,但根据图象中的数据仍能算出重力加速度,其数值为9.87m/s2
(3)利用单摆测重力加速度的实验中,若测得g值偏小,可能是由于AC
A.计算摆长时,只考虑悬线长,而未加小球半径
B.测量周期时,将n次全振动,误记成n+1次全振动
C.摆线上端未牢固系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
D.单摆振动时,振幅较小.

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

6.关于地球同步卫星,下列说法中正确的是(  )
A.如果需要,可以定点在南京的正上方
B.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
C.在轨道上运行的线速度大于7.9km/s
D.轨道半径的大小都相等

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

7.如图所示,Q1Q2为两个固定在绝缘水平面上的异性点电荷,其中Q1为负电荷,Q1的电荷量是Q2的四倍,它们相距L.在其连线上有一点P,P离Q2的距离为$\frac{L}{2}$.下列说法正确的是(  )
A.P右侧各点电场强度方向均向右
B.从P右侧到无穷远,各点电场强度依次是先变大后变小
C.从P右侧到无穷远,各点电势依次是先降低再升高
D.负电荷从P点沿两电荷连线向右移到无穷远,其电势能先增大后减小

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