【題目】如圖所示,PQMN是固定于傾角為30o斜面內(nèi)的平行光滑金屬軌道,軌道足夠長(zhǎng),其電阻可忽略不計(jì)。金屬棒abcd放在軌道上,始終與軌道垂直,且接觸良好。金屬棒ab的質(zhì)量為2m、cd的質(zhì)量為m,長(zhǎng)度均為L、電阻均為R;兩金屬棒的長(zhǎng)度恰好等于軌道的間距,并與軌道形成閉合回路。整個(gè)裝置處在垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若鎖定金屬棒ab不動(dòng),使金屬棒cd在與其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿軌道向上做勻速運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g

1)試推導(dǎo)論證:金屬棒cd克服安培力做功的功率P 等于電路獲得的電功率P;_________

2)設(shè)金屬棒cd做勻速運(yùn)動(dòng)中的某時(shí)刻t0=0,恒力大小變?yōu)?/span>F=1.5mg,方向不變,同時(shí)解鎖、靜止釋放金屬棒ab,直到t時(shí)刻金屬棒ab開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng);求:

t時(shí)刻以后金屬棒ab的熱功率Pab _________;

0t時(shí)刻內(nèi)通過(guò)金屬棒ab的電量q ________

【答案】

【解析】1)金屬棒cd做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,

E=BLv

I=E/2R

FA=IBL

金屬棒cd克服安培力做功的功率P = FAv

電路獲得的電功率P=

P =

P=

所以:P = P

(另解:金屬棒cd做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,cd桿受力平衡有

聯(lián)立解得 , ,

根據(jù):

所以:

2金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng),則有I1BL=2mgsin30o

金屬棒ab的熱功率Pab=I12R

解得:Pab=

設(shè)t后時(shí)刻金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)速度為v1,金屬棒cd也做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v2

由金屬棒ab、金屬棒cd組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒:

mv=2mv1+m v2

回路電流 I1=

解得:金屬棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)速度為v1=

0t時(shí)刻內(nèi)對(duì)金屬棒a b分析:在電流為i的很短時(shí)間內(nèi),速度的該變量為由動(dòng)量定理得:

對(duì)進(jìn)行求和得:

解得BLq-mgt=2mv1

解得:q=

(或:設(shè)ab、cd桿之間距離變化量為x,則:

設(shè)任意時(shí)刻,ab桿速度為cd桿速度為,利用微元求和可得:

對(duì)ab桿進(jìn)行動(dòng)量定理:

聯(lián)立可得:

求解得:

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:

【題目】如圖所示,質(zhì)量分布均勻、半徑為R的光滑半圓形金屬槽,靜止在光滑的水平面上,左邊緊靠豎直墻壁。一質(zhì)量為m的小球從距金屬槽上端R處由靜止下落,恰好與金屬槽左端相切進(jìn)入槽內(nèi),到達(dá)最低點(diǎn)后向右運(yùn)動(dòng)從金屬槽的右端沖出,小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)距金屬槽圓弧最低點(diǎn)的距離為,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。求:

(1)小球第一次到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)金屬槽的壓力大;

(2)金屬槽的質(zhì)量。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】由某種透明材料制成的半圓柱體,一束紅光由真空管沿著半徑方向與ABθ角射入,如圖甲所示,對(duì)從AB上方折射出的光線強(qiáng)度進(jìn)行記錄,發(fā)現(xiàn)它隨θ角的變化而變化,其變化關(guān)系如圖乙所示。,圖丙使用這種材料制成的玻璃磚的截面,左側(cè)是半徑為R的半圓形,右側(cè)是長(zhǎng)為6R,寬為2R的長(zhǎng)方形。將該束紅光從左側(cè)沿半徑方向與長(zhǎng)邊成45°角射入玻璃磚,已知光在真空中的傳播速度為c,求:

(i)該透明材料的折射率;

(ii)光在玻璃磚中傳播的時(shí)間。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道,2020年前我國(guó)將發(fā)射8顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)海洋系列衛(wèi)星包括4顆海洋水色衛(wèi)星、2顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達(dá)衛(wèi)星,以加強(qiáng)對(duì)黃巖島、釣魚島及西沙群島島嶼附近海域的監(jiān)測(cè)。已知海陸雷達(dá)衛(wèi)星軌道半徑是海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星軌道半徑的n倍,則

A. 海陸雷達(dá)衛(wèi)星線速度是海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星線速度的

B. 海陸雷達(dá)衛(wèi)星線速度是海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星線速度的

C. 在相同的時(shí)間內(nèi)海陸雷達(dá)衛(wèi)星海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星各自到地球球心的連線掃過(guò)的面積相等

D. 在相同的時(shí)間內(nèi),海陸雷達(dá)衛(wèi)星海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星各自到地球球心的連線掃過(guò)的面積之比為:1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖在長(zhǎng)為3l,寬為l的長(zhǎng)方形玻璃磚ABCD中,有一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正三棱柱空氣泡EFG,其中三棱柱的EF邊平行于AB,HEF邊中點(diǎn)G點(diǎn)在CD邊中點(diǎn)處。(忽略經(jīng)CD表面反射后的光)

(i)一條白光a垂直于AB邊射向FG邊的中點(diǎn)O時(shí)會(huì)發(fā)生色散,在玻璃磚CD邊形成彩色光帶。通過(guò)作圖,回答彩色光帶所在區(qū)域并定性說(shuō)明哪種顏色的光最靠近G點(diǎn);

(ii)一束寬度為單色光,垂直AB邊入射EH上時(shí),CD邊上透出光的寬度?(已知該單色光在玻璃磚中的折射率為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,粗糙的水平地面上有三塊材料完全相同的木塊A、B、C,質(zhì)量均為m,BC之間用輕質(zhì)細(xì)繩連接,F(xiàn)用一水平恒力F作用在C上,三者開(kāi)始一起做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中把一塊橡皮泥粘在某一塊上面,系統(tǒng)仍加速運(yùn)動(dòng),且始終沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。則在粘上橡皮泥并達(dá)到穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是

A. 無(wú)論粘在哪個(gè)木塊上面,系統(tǒng)加速度都將減小

B. 若粘在A木塊上面,繩的拉力減小,AB間摩擦力不變

C. 若粘在B木塊上面,繩的拉力增大,A、B間摩擦力增大

D. 若粘在C木塊上面,繩的拉力和A、B間摩擦力都減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,質(zhì)量為M =3kg的小滑塊,從斜面頂點(diǎn)A靜止開(kāi)始沿ABC下滑,最后停在水平面D點(diǎn),不計(jì)滑塊從AB面滑上BC面,以及從BC面滑上CD面的機(jī)械能損失。已知:AB=BC=5m,CD=9m,θ=53°,β=37°,重力加速度g=10m/s2,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小滑塊與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。則( )

A. 小滑塊與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5

B. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力做功,等于在BC面上運(yùn)動(dòng)克服摩擦力做功

C. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于小滑塊在BC面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

D. 小滑塊在AB面上運(yùn)動(dòng)的加速度a1與小滑塊在BC面上的運(yùn)動(dòng)的加速度a2之比是5/3

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下面關(guān)于加速度的描述中正確的是(

A. 加速度描述了物體速度變化的多少

B. 速度為零,加速度也為零

C. 加速度與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí),物體一定做加速運(yùn)動(dòng)

D. 加速度大小逐漸減小時(shí),物體一定在做減速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列的說(shuō)法中正確的是( 。

A. 靜止不動(dòng)的物體,一定不受任何力的作用

B. 物體的形狀沒(méi)有改變,說(shuō)明該物體一定不受力的作用

C. 物體的運(yùn)動(dòng)方向改變了,說(shuō)明該物體一定受到力的作用

D. 只有運(yùn)動(dòng)物體才會(huì)受到力的作用

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