【題目】如圖所示,在傾角θ=30°的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQMN,相距為L,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下。兩根質(zhì)量均為m的金屬棒ab分別垂直放置在導(dǎo)軌上EF、GH位置,其中a 棒用平行于導(dǎo)軌的細(xì)線跨過光滑定滑輪與重物c 連接。已知EF上方導(dǎo)軌的電阻與到EF的距離x有關(guān),EF下方的導(dǎo)軌沒有電阻,F(xiàn)在由靜止釋放a、b、c,ac一起以加速度做勻加速運動,b棒剛好仍靜止在導(dǎo)軌上。a棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直,ab棒電阻不計,與導(dǎo)軌電接觸良好。

1)求重物c的質(zhì)量;

2)求EF上方每根導(dǎo)軌的電阻與到EF的距離x之間的關(guān)系;

3)某時刻t,與a棒連接的細(xì)線突然被拉斷,求細(xì)線被拉斷的瞬間a 棒的加速度大;

4)在第(3)問中,假設(shè)細(xì)線被拉斷的瞬間,ab棒的重力突然消失。求從釋放a、b、c ab棒的速度穩(wěn)定過程中,a棒克服安培力做的功。

【答案】(1)3m(2)r=(3)g(4)mg2t2

【解析】

1)設(shè)重物c 的質(zhì)量為M.對a棒,由牛頓定律得

TmgsinθBIL=ma

對重物c,由牛頓定律得

MgT=Ma

b棒,由平衡條件得

BIL=mgsinθ

由①②③式解得

M=3m;

2)對ab棒構(gòu)成的回路,由閉合電路歐姆定律得

BLat=2rI

a棒由運動學(xué)公式得

③、④、⑤式解得

3)細(xì)線被拉斷的瞬間,a 棒受安培力不變,對a 棒由牛頓定律得

ma′=mgsinθ+BIL

由③、⑥式解得:

a′=g;

4)細(xì)線被拉斷后,在安培力作用下,b棒向上做加速運動,a棒向上做減速運動,a棒和b棒上的電流大小總是相等,安培力大小總是相等,加速度大小總是相等,所以相等時間內(nèi)速度變化量大小相等,直至ab棒構(gòu)成回路的磁通量不變化,即ab棒構(gòu)成回路的面積不變化,即二者以共同速度做勻速直線運動為止.共同速度滿足

v=vb=v

v=va=at﹣△v

解得

從釋放a、b、c 到細(xì)線剛被拉斷的過程中,a 棒克服安培力做的功:

從細(xì)線剛被拉斷到a、b 棒的速度穩(wěn)定(即二者以共同速度勻速直線運動)的過程中,對a 棒由動能定理可得a 棒克服安培力做的功

③、⑧、⑨、式解得

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】一個帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下運動,其電勢能隨時間變化規(guī)律如圖所示,則下列說法正確的是

A.該粒子在運動過程中速度一定不變

B.該粒子在運動過程中速率一定不變

C.t1、t2兩個時刻,粒子所處位置電勢一定相同

D.t1、t2兩個時刻,粒子所處位置電場強度一定相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某個同學(xué)設(shè)計了一個電路,既能測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,又能同時測量未知電阻的阻值。器材如下:

A.電池組(四節(jié)干電池)

B.待測電阻(約10

C.電壓表V1 (量程3V、內(nèi)阻很大)

D.電壓表V2 (量程6V、內(nèi)阻很大)

E.電阻箱及(最大阻值99.9)

F.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干

實驗步驟如下:

(1)將實驗器材連接成如圖甲所示的電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,先讓電壓表V1接近滿偏,逐漸增加電阻箱的阻值,并分別讀出兩只電壓表的讀數(shù)。

(2)根據(jù)記錄的電壓表V1的讀數(shù)U1和電壓表V2的讀數(shù)U2,以為縱坐標(biāo),以對應(yīng)的電阻箱的阻值A為橫坐標(biāo),得到的實驗結(jié)果如圖乙所示。由圖可求得圖像在縱軸的截距為____,待測電阻=____ (保留兩位有效數(shù)字)。

(3)圖丙分別是以兩電壓表的讀數(shù)為縱坐標(biāo),以兩電壓表讀數(shù)之差與電阻箱阻值的比值為橫坐標(biāo)得到結(jié)果。由圖可求得電池組的電動勢E=______V,內(nèi)阻r= ____;兩圖線的交點的橫坐標(biāo)為___A,縱坐標(biāo)為_____V.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】老師在課堂上做了兩個小實驗,同學(xué)印象深刻。第一個實驗叫做旋轉(zhuǎn)的液體,在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極,沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極,把它們分別與電池的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,例如鹽水,如果把玻璃皿放在如圖甲的磁場中,液體就會旋轉(zhuǎn)起來。第二個實驗叫做振動的彈簧,把一根柔軟的彈簧懸掛起來,使它的下端剛好跟槽中的水銀接觸(如圖乙),通電后,發(fā)現(xiàn)彈簧不斷上下振動,下列關(guān)于這兩個趣味實驗的說法正確的是( )

A.圖甲中,如果改變磁場的方向,液體的旋轉(zhuǎn)方向改變

B.圖甲中,如果改變電源的正負(fù)極,液體的旋轉(zhuǎn)方向不變

C.圖乙中,如果改變電源的正負(fù)極,依然可以觀察到彈簧不斷上下振動

D.圖乙中,如果改變電源的正負(fù)極,觀察不到彈簧不斷上下振動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一根對稱的V字形玻璃管倒置于豎直平面內(nèi),V字形玻璃管所在空間充滿著方向豎直向下的勻強電場,場強大小E=1000V/m。一個質(zhì)量m=104kg、帶電量q=2×106C的小球(小球直徑比玻璃管內(nèi)直徑稍。,從A點由靜止開始在管內(nèi)運動,小球與管壁間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5。已知AB、BC兩管長度均為l=2m,傾角α=37°,且管頂B處有一段很短的光滑圓弧,小球在運動過程中帶電量保持不變.g=10m/s2。求:

1)小球第一次運動到B點所需的時間t

2)從開始運動到最終停止,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,平行金屬板M、N中心有小孔,板間電壓為U0=103V。金屬板EF間有豎直方向的勻強電場,間距為d=cm,長度為L=10cm,其右側(cè)區(qū)域有垂直紙面向里的勻強磁場,磁場邊界ABAC夾角為60°AB與金屬板E、F垂直.現(xiàn)有一質(zhì)量m=3.2×10-25kg、電荷量q=1.6×10-18C的正電粒子,從極板M的小孔s1處由靜止出發(fā),穿過小孔s2后沿E、F板間中軸線進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,然后從磁場AB邊界的P點平行AC方向進(jìn)入磁場,若PA點相距a=cm,不計重力.求:

1)粒子到達(dá)小孔s2時的速度v0大;

2E、F兩極板間電壓U;

3)要使粒子進(jìn)入磁場區(qū)域后能從AB 邊射出,磁場磁感應(yīng)強度的最小值.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,由10根長度都是L的金屬桿連接成的一個字型的矩形金屬框abcdefgh,放在紙面所在的平面內(nèi)。有一個寬度也為L的勻強磁場,磁場邊界跟de桿平行,磁感應(yīng)強度的大小是B,方向垂直于紙面向里,金屬桿ah、bgcf、de的電阻都為r,其他各桿的電阻不計,各桿端點間接觸良好,F(xiàn)用水平向右的外力F,以速度v勻速地把金屬框從磁場的左邊界水平向右拉,從de桿剛進(jìn)入磁場瞬間開始計時,求:

1de剛進(jìn)入磁場時ah中的電流強度大小和方向。

2de進(jìn)入磁場時,作用在de上的外力F大小。

3)從開始計時到ah離開磁場的過程中,電流在de桿上做的功。

4)從開始計時到ah剛進(jìn)入磁場的過程中,通過ah某一橫截面總的電荷量q。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,輕繩一端懸掛一質(zhì)量為5kg的重物M,另一端跨過C處的定滑輪與套在斜直桿上的環(huán)相連。A、O、B為直桿上三點,AO=OBCO與直桿垂直,CO=0.8m,∠OCA=37°。環(huán)在外力作用下沿直桿向上以3m/s的速度做勻速直線運動,環(huán)從A運動到B的過程中繩對重物M做的功為_________J,從OB的過程中繩對重物M做的功為__________J。(不計滑輪大小)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,a、b、c、d是某勻強電場中的四個點,它們是一個四邊形的四個頂點,abcd,abbc2ab=cd=bc=2l,電場方向與四邊形所在平面平行,已知a點電勢為24V,b點電勢為28V,d點電勢為12V,一個質(zhì)子(不計重力)經(jīng)過b點的速度大小為,方向與bc45°,一段時間后經(jīng)過c點,則下列說法正確的是

A. c點電勢為20V

B. 質(zhì)子從b運動到c所用的時間為

C. 場強方向由a指向c

D. 質(zhì)子從b運動到c電場力做功為8eV

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