(10分)如圖所示,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根光滑足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角,上端連接阻值為R=2 Ω的電阻.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T。質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1 Ω的金屬棒ab,以初速度v0從導(dǎo)軌底端向上滑行,金屬棒ab在安培力和一平行于導(dǎo)軌平面的外力F的共同作用下做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小為a=3 m/s2、方向和初速度方向相反,在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻R消耗的最大功率為1.28 W。設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求:

(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;

(2)金屬棒初速度v0的大;

(3)當(dāng)金屬棒速度的大小為初速度一半時(shí)施加在金屬棒上外力F的大小和方向。

 

【答案】

(1)2.4 V (2)6 m/s (3)0.76 N 沿導(dǎo)軌平面向上或0.44 N 沿導(dǎo)軌平面向上

【解析】(1)(2分)當(dāng)電阻R消耗的功率最大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,

ImA=0.8 A   

EmIm(Rr)=0.8×(2+1) V=2.4 V.

(2)(2分)因?yàn)榧铀俣确较蚺c初速度方向相反,所以在上滑過(guò)程中,初速度為最大速度,即EmBlv0

v0=6 m/s.

(3)(6分)當(dāng)v=3 m/s時(shí),F=0.16 N

分兩種情況討論

①在上升過(guò)程中,由牛頓第二定律得

GxFFma

F=0.76 N

方向沿導(dǎo)軌平面向上.

②在下降過(guò)程中,

GxFFma

F=0.44 N

方向沿導(dǎo)軌平面向上.

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(08年福州三中期中)(附加題,10分)如圖所示,質(zhì)量M=10kg,上表面光滑的足夠長(zhǎng)木板在水平拉力F=50N作用下以v0=5m/s初速度沿水平地面向右勻速運(yùn)動(dòng),現(xiàn)有足夠多的小鐵塊,它們質(zhì)量均為m=1kg,將一鐵塊無(wú)初速地放在木板最右端,當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)了L=1m時(shí)又無(wú)初速地在木板最右端放上第二個(gè)鐵塊;只要木板運(yùn)動(dòng)了L就在木板最右端無(wú)初速放一鐵塊。求:

 

   (1)第一個(gè)鐵塊放上后,木板運(yùn)動(dòng)lm時(shí),木板的速度多大?

   (2)最終有幾個(gè)鐵塊能留在木板上?

   (3)最后一個(gè)鐵塊與木板右端距離多大?(g=10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(滿(mǎn)分10分)如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)框abcd的匝數(shù)為n,ad的中點(diǎn)和bc邊的中點(diǎn)的連線(xiàn)OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線(xiàn)圈與外電阻R構(gòu)成閉合電路,整個(gè)線(xiàn)圈的電阻也為R,現(xiàn)在讓線(xiàn)圈以O(shè)O′為軸,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求:

(1)若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。

(2)線(xiàn)框從圖示位置時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過(guò)電阻R的電荷量

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科目:高中物理 來(lái)源:2009~2010學(xué)年ZDB三校高二第二學(xué)期期中考試物理 題型:計(jì)算題

(滿(mǎn)分10分)如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)框abcd的匝數(shù)為n,ad的中點(diǎn)和bc邊的中點(diǎn)的連線(xiàn)OO′恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線(xiàn)圈與外電阻R構(gòu)成閉合電路,整個(gè)線(xiàn)圈的電阻也為R,現(xiàn)在讓線(xiàn)圈以O(shè)O′為軸,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求:
⑴若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。
⑵線(xiàn)框從圖示位置時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過(guò)電阻R的電荷量

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求:(1)小球沖出圓弧軌道后能繼續(xù)上升的最大高度h=?

(2)在小球上升h的過(guò)程中圓弧軌道移動(dòng)的距離S=?

 

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