8.如圖所示,固定于絕緣水平面上且間距d=0.2m的U形金屬框架處在豎直向下、均勻分布的磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的左邊界cd與右邊界ab之間的距離L=1m,t=0時(shí),長為d的金屬棒MN從ab處開始沿框架以初速度v0=0.2m/s向左運(yùn)動(dòng),5s時(shí)棒剛好到達(dá)cd處停下;t=0時(shí)刻開始,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從B0=0.2T開始隨時(shí)間t變化而正好使得第1s內(nèi)導(dǎo)體棒可以做勻速運(yùn)動(dòng),在接下來的時(shí)間內(nèi)B保持不變,其中R=0.4Ω,棒的電阻r=0.1Ω,不計(jì)其他電阻和一切摩擦阻力,棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,求:
(1)第1s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律;
(2)棒的質(zhì)量m;
(3)0-5s內(nèi)電阻R消耗的平均電功率P.

分析 (1)從t=0時(shí)刻開始導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),說明回路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,磁通量不變,據(jù)此列式,求出第1s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律.
(2)B保持不變后,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng),由動(dòng)量定理列式,結(jié)合電量與距離的關(guān)系,求解棒的質(zhì)量.
(3)根據(jù)能量守恒得到回路產(chǎn)生的焦耳熱,即為電功的大小,再求平均電功率P.

解答 解:(1)從t=0時(shí)刻開始導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),說明回路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,磁通量不變,則有:
B0Ld=B(L-v0t)d…①
解得:B=$\frac{{B}_{0}L}{L-{v}_{0}t}$=$\frac{0.2×1}{1-0.2t}$=$\frac{0.2}{1-0.2t}$T…②
(2)t=1s時(shí)B=0.25T,第1s內(nèi)位移為:x=v0t=0.2m…③
從第1s末到第5s末,導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng),取向左為正方向,根據(jù)動(dòng)量定理得:
-B$\overline{I}$d•t=0-mv0…④
又 $\overline{I}$t=q=$\frac{\overline{E}t}{R+r}$=$\frac{Bd\overline{v}t}{R+r}$=$\frac{Bd(L-x)}{R+r}$=$\frac{0.25×0.2×(1-0.2)}{0.4+0.1}$=0.08C…⑤
則由④得:m=$\frac{Bqd}{{v}_{0}}$=$\frac{0.25×0.08×0.2}{0.2}$kg=0.02kg
(3)0-5s內(nèi)回路產(chǎn)生的總焦耳熱為:Q=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=4×10-4J
電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為:QR=$\frac{R}{R+r}$Q=3.2×10-4J
則電阻R上電功為:W=QR=3.2×10-4J
0-5s內(nèi)電阻R消耗的平均電功率為:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.2×1{0}^{-4}}{5}$=6.4×10-5W
答:(1)第1s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=$\frac{0.2}{1-0.2t}$T;
(2)棒的質(zhì)量m為0.02kg;
(3)0-5s內(nèi)電阻R消耗的平均電功率P為6.4×10-5W.

點(diǎn)評(píng) 解決本題關(guān)鍵掌握當(dāng)回路中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生時(shí),回路總的磁通量應(yīng)保持不變.運(yùn)用動(dòng)量定理求電量q,感應(yīng)電量表達(dá)式為q=$\frac{△Φ}{R+r}$都是常用的思路,要加強(qiáng)這方面的練習(xí),提高解題能力.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙、彈簧測(cè)力計(jì),其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是彈簧測(cè)力計(jì).
(2)如圖1所示是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.02s,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm.
如表列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、F時(shí)小車的瞬時(shí)速度,請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D、E兩點(diǎn)的小車的瞬時(shí)速度.
位置BCDEF
速度(m•s-10.7370.8010.994
(3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),在坐標(biāo)圖2中畫出小車的速度-時(shí)間關(guān)系圖線.
(4)根據(jù)你畫出的小車的速度-時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算出的小車的加速度a=0.64m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用長度不等的細(xì)線拴在同一點(diǎn),并在同一水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng),則它們的( 。
A.運(yùn)動(dòng)周期相同B.運(yùn)動(dòng)線速度一樣
C.運(yùn)動(dòng)向心加速度相同D.細(xì)線所受拉力大小相同

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

16.在“研究小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中,斜槽末端切線必須是水平的,這樣做的目的是B
A.保證小球飛出時(shí),速度既不太大,也不太小
B.保證小球飛出時(shí),初速度水平
C.保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等
D.保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
(2)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大的原因可能是B
①安裝斜槽時(shí),斜槽末端切線方向不水平    ②確定Oy軸時(shí),沒有用重垂線
③斜槽不是絕對(duì)光滑的,有一定摩擦        ④空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響
A.①③B.①②④C.③④D.②④
(3)如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中,A、B兩球同時(shí)落地,說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng);某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn):將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi),最下端水平,把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放,滑道2與光滑水平板銜接,則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2,這說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng).

(4)該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片,圖中背景方格的邊長為L=5cm,A.B.C是攝下的三個(gè)小球位置,如果取g=10m/s2,那么:
A.照相機(jī)拍攝時(shí)每0.1s曝光一次;
B.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的大小為1.5m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置測(cè)量木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功.實(shí)驗(yàn)時(shí),木塊在重物牽引下向右運(yùn)動(dòng),重物落地后,木塊繼續(xù)向右做勻減速運(yùn)動(dòng).圖乙是重物落地后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,紙帶上的小黑點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz.

(1)可以判斷紙帶的右端(填“左端”或“右端”)與木塊連接.根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下A點(diǎn)、B點(diǎn)時(shí)木塊的速度vA、vB,其中vA=0.72m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)要測(cè)量在AB段木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功WAB,還應(yīng)測(cè)量的物理量是B.(填入物理量前的字母)
A.木板的長度l        B.木塊的質(zhì)量m1 C.木板的質(zhì)量m2           
D.重物的質(zhì)量m3 E.木塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t         F.AB段的距離xAB
(3)在AB段木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功的關(guān)系式WAB=$\frac{1}{2}{m_1}(v_A^2-v_B^2)$.(用vA、vB和第(2)問中測(cè)得的物理量的字母表示)

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13.如圖所示,ABCD為固定的水平光滑矩形金屬導(dǎo)軌,處在方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,AB間距為L,左右兩端均接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m、長為L且不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動(dòng)系統(tǒng).開始時(shí),彈簧處于自然長度,導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0,經(jīng)過一段時(shí)間,導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動(dòng)到最右端,這一過程中AB間R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,則( 。
A.初始時(shí)刻棒所受的安培力大小為$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{R}$
B.從初始時(shí)刻至棒第一次到達(dá)最左端的過程中,整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{2Q}{3}$
C.當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時(shí),彈簧具有的彈性勢(shì)能為$\frac{1}{2}$mv02-2Q
D.當(dāng)棒再一次回到初始位置時(shí),AB間電阻的熱功率為$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}^{2}}{R}$

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7.以下說法中正確的是.( 。
A.分子間距離為r0時(shí),分子間不存在引力和斥力
B.懸浮在液體中的微粒足夠小,來自各個(gè)方向的液體分子撞擊的不平衡性使微粒的運(yùn)動(dòng)無規(guī)則
C.在絕熱條件下壓縮氣體,氣體的內(nèi)能一定增加
D.氣體做等溫膨脹,氣體分子單位時(shí)間對(duì)氣缸壁單位面積碰撞的次數(shù)將變少
E.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可以算出氣體分子的體積

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.如圖,變壓器輸入端U1接左圖的交變電流,n1=200,n2=50,電阻R=10Ω,下列說法正確的是(  )
A.電壓表示數(shù)為55V
B.電流表示數(shù)為22A
C.輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=311sin100πt
D.輸入功率一定等于輸出功率

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5.如圖所示,虛線a、b、c為三個(gè)同心圓面,現(xiàn)從c外面一點(diǎn)P以相同的速率發(fā)射兩個(gè)電荷量、質(zhì)量都相同的帶電粒子,分別沿PM、PN運(yùn)動(dòng)到位于圓周c上M、N,以下判斷正確的是( 。
A.兩粒子帶同種電荷
B.兩粒子帶異種電荷
C.到達(dá)M、N時(shí)兩粒子速率不相等
D.帶點(diǎn)粒子沿PM到達(dá)M的過程中速率先增大后減小

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同步練習(xí)冊(cè)答案