【題目】如圖所示,兩光滑的平行金屬導(dǎo)軌間距為L0.5 m,與水平面成θ30°角。區(qū)域ABCD、CDFE內(nèi)分別有寬度為d0.2 m垂直導(dǎo)軌平面向上和向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0.6 T。細(xì)金屬棒P1、P2質(zhì)量均為m0.1 kg,電阻均為r0.3 Ω,用長為d的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿垂直P1、P2將其固定,并使P1、P2垂直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌平面上與其接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。用平行于導(dǎo)軌的拉力FP1、P2以恒定速度v2 m/s向上穿過兩磁場區(qū)域,g10 m/s2。求:

(1)金屬棒P1ABCD磁場中運(yùn)動時,拉力F的大小;

(2)從金屬棒P1進(jìn)入磁場到P2離開磁場的過程中,拉力F的最大功率;

(3)從金屬棒P1進(jìn)入磁場到P2離開磁場的過程中,電路中產(chǎn)生的熱量。

【答案】(1) 1.3N. (2) 4.4W. (3) 0.36J.

【解析】

(1)由E=BLv求出感應(yīng)電動勢,根據(jù)歐姆定律求出電流,根據(jù)金屬棒受力平衡列方程,可求拉力;

(2)兩棒均在磁場中運(yùn)動時拉力最大,拉力的功率最大,根據(jù)平衡方程求出拉力,根據(jù)功率公式求出拉力的功率;

(3)由焦耳定律可求產(chǎn)生的熱量。

(1) P1棒在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢E=BLv,E=0.6V

電流I=,得I=1A

由F1=2mgsinθ+BIL,得F1=1.3N.

(2) 當(dāng)P1、P2兩棒均在磁場中運(yùn)動時,拉力F的功率最大,

拉力F2=2mgsinθ+4BIL,F(xiàn)2=2.2N

最大功率P=F2v

P=4.4W.

(3) 由焦耳定律得

Q=I2(2r)+(2I)2(2r)

Q=0.36J.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m可看成質(zhì)點(diǎn)的小球固定在一長為l的輕桿上,輕桿另一端固定在底座的轉(zhuǎn)軸上,底座的質(zhì)量為M,小球可繞轉(zhuǎn)軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,F(xiàn)在最低點(diǎn)給小球一個初速度,當(dāng)小球通過最高點(diǎn)時,底座對地面的壓力恰好為Mg。在小球轉(zhuǎn)動過程中,底座始終相對地面靜止,不計(jì)轉(zhuǎn)軸間摩擦阻力,重力加速度為g,則下列說法正確的是

A. 外界對小球做的功為2mgl

B. 小球從最低點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中合外力的沖量大小為(1+)m

C. 小球在最低點(diǎn)時,底座對地面的壓力為(M+6m)g

D. 小球運(yùn)動到與轉(zhuǎn)軸等高的位置時,地面對底座的靜摩擦力為2mg

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,上端帶卡環(huán)的絕熱圓柱形氣缸豎直放置在水平地面上,氣缸內(nèi)部的高度為h,氣缸內(nèi)部被厚度不計(jì)、質(zhì)量均為m的活塞AB分成高度相等的三部分,下邊兩部分封閉有理想氣體MN,活塞A導(dǎo)熱性能良好,活塞B絕熱,兩活塞均與氣缸接觸良好,不計(jì)一切摩擦,N部分氣體內(nèi)有加熱裝置,初始狀態(tài)溫度為T0,氣缸的橫截面積為S,外界大氣壓強(qiáng)大小為且保持不變,F(xiàn)對N部分氣體緩慢加熱

1)當(dāng)活塞A恰好到達(dá)氣缸上端卡環(huán)時,N部分氣體從加熱裝置中吸收的熱量為Q,求該過程中N部分氣體內(nèi)能的變化量;

2)活塞A恰好接觸氣缸上端卡環(huán)后,繼續(xù)給N部分氣體加熱,當(dāng)M部分氣體的高度達(dá)到時,求此時N部分氣體的溫度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】直流電動機(jī)在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用.如圖所示,一直流電動機(jī)M和電燈L并聯(lián)之后接在直流電源上,電動機(jī)內(nèi)阻,電燈燈絲電阻(阻值認(rèn)為保持不變),電源電動勢V,內(nèi)阻,開關(guān)S閉合,電動機(jī)正常工作時,電壓表讀數(shù)為8V.則下列說法正確的是( )

A. 流過電源的電流9A

B. 流過電動機(jī)的電流3A

C. 電動機(jī)的輸入功率等于64W

D. 電動機(jī)對外輸出的機(jī)械功率15W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,一輕質(zhì)彈簧兩端連接兩個質(zhì)量均為m1 kg的物塊BC。物塊C緊靠著擋板P,物塊B通過一跨過光滑定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩與質(zhì)量m08 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A相連,與物塊B相連的細(xì)繩平行于斜面,小球A在外力作用下靜止在對應(yīng)圓心角為60°、半徑R2 m的光滑圓弧軌道的最高點(diǎn)a處,此時細(xì)繩恰好伸直且無拉力,圓弧軌道的最低點(diǎn)b與光滑水平軌道bc相切,F(xiàn)由靜止釋放小球A,當(dāng)小球A滑至b點(diǎn)時,物塊B未到達(dá)a點(diǎn),物塊C恰好離開擋板P,此時細(xì)繩斷裂。已知重力加速度g10 m/s2,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),細(xì)繩不可伸長,定滑輪的大小不計(jì)。求:

(1)彈簧的勁度系數(shù);

(2)在細(xì)繩斷裂后的瞬間,小球A對圓弧軌道的壓力大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一帶負(fù)電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場中,在電場力作用下形成圖中所示的運(yùn)動軌跡。MN是軌跡上的兩點(diǎn),其中M點(diǎn)是軌跡的最右點(diǎn)。不計(jì)重力,下列表述正確的是(  )

A. 粒子所受電場力的方向沿電場方向

B. 粒子在M點(diǎn)的速率最小

C. 粒子在電場中的電勢能始終在增加

D. 粒子在電場中的加速度不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖(a)所示,間距為l、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上。在區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖(b)所示。t=0時刻在軌道上端的金屬棒ab從如圖所示位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,同時下端的另一金屬棒cd在位于區(qū)域Ⅰ內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。ab棒運(yùn)動到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前,cd棒始終靜止不動,兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R,ab棒的質(zhì)量、阻值均未知,區(qū)域Ⅱ沿斜面的長度為2l,在ttx時刻(tx未知)ab棒恰進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ,重力加速度為g。求:

(1)通過cd棒電流的大小和方向;

(2)ab棒的質(zhì)量M ;

(3)ab棒剛進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時的速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑水平面OB與足夠長粗糙斜面BC交于B點(diǎn).輕彈簧左端固定于豎直墻面,現(xiàn)將質(zhì)量為m1的滑塊壓縮彈簧至D點(diǎn),然后由靜止釋放,滑塊脫離彈簧后經(jīng)B點(diǎn)滑上斜面,上升到最大高度,并靜止在斜面上.不計(jì)滑塊在B點(diǎn)的機(jī)械能損失;換用相同材料質(zhì)量為m2的滑塊(m2>m1)壓縮彈簧至同一點(diǎn)D后,重復(fù)上述過程,下列說法正確的是

A. 兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度相同

B. 兩滑塊沿斜面上升的最大高度相同

C. 兩滑塊上升到最高點(diǎn)過程克服重力做的功相同

D. 兩滑塊上升到最高點(diǎn)過程機(jī)械能損失相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根絕緣輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)均為k,豎直靜止吊起一根長為L的勻質(zhì)水平金屬棒AC,金屬棒處在與棒垂直的水平勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)金屬棒中通入由A端流向C端的電流I時,兩彈簧的伸長量均增加了x。關(guān)于該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向,下列判斷正確的是( 。

A. 大小為,方向水平向里

B. 大小為,方向水平向外

C. 大小為,方向水平向里

D. 大小為,方向水平向外

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