11.如圖所示,兩傾角為θ、間距為l的光滑金屬平行軌道,軌道間接有電阻R,導軌電阻不計.軌道平面處于垂直平面向上、磁感應強度為B的勻強磁場中.有一質(zhì)量為m、長為l、電阻為r的導體棒,從軌道上某處由靜止開始下滑距離x時達最大速度.則從導體棒開始下滑到達到最大速度的過程中,下列說法中正確的是(  )
A.導體棒做勻加速直線運動
B.導體棒最大速度為vm=$\frac{mgsinθ}{Bl}$
C.通過導體棒某橫截面的電量為q=$\frac{Blx}{R}$
D.電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=mgsinθ(x-$\frac{{m}^{2}g(R+r)^{2}sinθ}{2{B}^{4}{l}^{4}}$

分析 由安培力公式求出安培力,由牛頓第二定律求出加速度,然后判斷導體棒的運動性質(zhì);
由平衡條件求出導體棒的最大速度;
由法拉第電磁感應定律求出感應電動勢,由歐姆定律求出電流,由電流定義式的變形公式求出電荷量;
由能量守恒定律求出產(chǎn)生的焦耳熱.

解答 解:A、導體棒受到的安培力:F=BIl=$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R+r}$,由牛頓第二定律得:mgsinθ-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R+r}$=ma,解得:a=gsinθ-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{m(R+r)}$,導體棒做加速運動,隨v的增大,加速度減小,導體棒做加速度減小的加速運動,故A錯誤;
B、當導體棒做勻速直線運動時速度最大,由平衡條件得:mgsinθ=$\frac{{B}^{2}{l}^{2}{v}_{m}}{R+r}$,解得最大速度:vm=$\frac{mg(R+r)sinθ}{{B}^{2}{l}^{2}}$,故B錯誤;
C、由法拉第電磁感應定律得:E=$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{Blx}{△t}$,感應電流:I=$\frac{E}{R+r}$,電荷量q=I△t,解得:q=$\frac{Blx}{R+r}$,故C錯誤;
D、由能量守恒定律得:mgxsinθ=Q+$\frac{1}{2}$mv2,解得:Q=mxgsinθ-$\frac{{m}^{2}g(R+r)^{2}sinθ}{2{B}^{4}{l}^{4}}$,故D正確;
故選:D.

點評 本題考查應用平衡條件解決磁場中導體的平衡問題,要熟練推導安培力和感應電荷量,關鍵運用微元積分法求解時間,其切入口是加速度的定義式.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.關于機械運動、參考系、質(zhì)點,下列說法中錯誤的是( 。
A.參考系就是我們假設為不動的物體,以它作標準來研究其它物體的運動
B.運動和靜止都是相對參考系而言的;參考系可任意選取,選擇合適解決問題比較方便
C.研究火車從太原到北京所需的時間,火車可看做質(zhì)點;同樣,研究一列火車通過太谷縣烏馬河橋的時間,火車不可看作質(zhì)點
D.質(zhì)點是一個理想化模型,只有體積、質(zhì)量都很小的物體才可看作質(zhì)點

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.質(zhì)量為m=0.01kg的通電細桿ab置于傾角為θ=37°的平行放置的導軌上,導軌的寬度d=0.2m,桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,磁感應強度B=2T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下,如圖所示.現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭,試求出為使桿ab靜止不動,通過ab桿的電流范圍為多少?(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.如圖所示電路中,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,電源內(nèi)阻不可忽略,當滑動變阻器的滑動片向左移動時,電流表、電壓表可視為理想電表,關于電流表和電壓表示數(shù)的變化情況的分析,正確的是( 。
A.電流表A和電壓表V1的示數(shù)均減小
B.電流表A和電壓表V2的示數(shù)均增大
C.電壓表V1的示數(shù)變化量等于電壓表V2的示數(shù)變化量
D.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V1的示數(shù)變大,V2的示數(shù)變小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.利用如圖所示的實驗裝置可以測量磁感應強度的大。渲2為力敏傳感器,3為數(shù)字電壓表,5為底部長為L的線框.當外界拉力作用于力敏傳感器的彈性梁上時,數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力F成正比,即U=kF(k為比例系數(shù)).用絕緣懸絲把線框固定在力敏傳感器的掛鉤上,并用軟細銅絲連接線框與電源.當線框中電流為零時,輸出電壓為U0;當線框中電流為I時,輸出電壓為U,則磁感應強度的大小為( 。
A.B=$\frac{U}{kIL}$B.B=$\frac{U+{U}_{0}}{kIL}$C.B=$\frac{U-{U}_{0}}{kIL}$D.B=$\frac{{U}_{0}-U}{kIL}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.下列的及時數(shù)據(jù),指時間間隔的是( 。
A.學校每天7:30準時上課B.每節(jié)課40min
C.物理考試9:40結(jié)束D.新聞聯(lián)播18:40開始

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.槍管長0.5m,質(zhì)量為2g的子彈從槍口射出時的速度為400m/s,假設子彈在槍管內(nèi)受到的高壓氣體的力是恒定的,試估計此力的大小.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的傾角θ=53°的直軌道AB,與一傾角可調(diào)的足夠長的直軌道BC順滑相連.現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體從AB斜面上高為h=0.8m處靜止釋放,若將軌道BC調(diào)成水平,發(fā)現(xiàn)小物體最后靜止在水平軌道距上D點.其中BD=1m,假設物體在兩軌道上的動摩擦因數(shù)相同,不計空氣阻力及連接處的能量損失,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物體與軌道的動摩擦因數(shù);
(2)若將軌道BC調(diào)成與水平成37°,物體在BC軌道上能上升的最大高度;
(3)當軌道BC與水平成的角度為多少時,小物體在軌道BC上升到最高時走過的路程最。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.質(zhì)量為8t的汽車,以2m/s2的加速度在動摩擦因數(shù)為0.03的平直公路上行駛,g取10m/s2,則汽車行駛的牽引力是(  )
A.1.6×104NB.2.4×104NC.1.84×104ND.1.0×104N

查看答案和解析>>

同步練習冊答案