【題目】如圖甲所示,P、Q為水平面內(nèi)平行放置的金屬長直導(dǎo)軌,間距為d,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。一根質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ef垂直放在P、Q導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒efP、Q導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為M的正方形金屬框abcd的邊長為L,每邊電阻均為r,用細(xì)線懸掛在豎直平面內(nèi),ab邊水平,金屬框a、b兩點(diǎn)通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連,金屬框的上半部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直框面向里的勻強(qiáng)磁場中,下半部分處在大小也為B、方向垂直框面向外的勻強(qiáng)磁場中,不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對a、b點(diǎn)的作用力,F(xiàn)用一電動機(jī)以恒定功率沿導(dǎo)軌方向水平牽引導(dǎo)體棒ef向左運(yùn)動,從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動時(shí)計(jì)時(shí),懸掛金屬框的細(xì)線的拉力T隨時(shí)間t的變化如圖乙所示,求:

(1)t0時(shí)刻以后通過ab邊的電流;

(2)t0時(shí)刻以后電動機(jī)牽引力的功率P;

(3)0t0時(shí)刻導(dǎo)體棒ef受到的平均合外力

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

外電路是:ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后再與ab邊電阻并聯(lián)構(gòu)成,根據(jù)受力平衡列方程即可求解,注意并聯(lián)電路中電流與電阻關(guān)系;根據(jù)閉合電路歐姆定律和平衡條件列出等式求解最大速度,再根據(jù)平衡條件求解牽引力,根據(jù)P=Fv求解牽引力的功率;根據(jù)動量定理列方程求解合外力。

(1)以金屬框?yàn)檠芯繉ο螅瑥?/span>t0時(shí)刻開始拉力恒定,故電路中電流恒定,設(shè)ab邊中電流為I1,cd邊中電流為I2

由受力平衡BI1L+T=Mg+BI2L

由圖象知T=

addc、cb三邊電阻串聯(lián)后再與ab邊電阻并聯(lián),所以I1I2=3:1 I1=3I2

由以上各式解得:I1=

(2)設(shè)總電流為I,由閉合路歐姆定律得:

電動勢為:E=Bdv

電流為:

解得v=

由電動機(jī)的牽引功率恒定P=Fv

對導(dǎo)體棒F=μmg+BId

解得:P=

(3)0t0時(shí)刻,導(dǎo)體棒的速度從0增大到v=

由動量定理可知:

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】甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)沿同一直線做直線運(yùn)動,它們的x -t圖象如圖所示,由圖象可知

A. 甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)沿同一方向運(yùn)動 B. 甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)均做勻變速直線運(yùn)動

C. 甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)在第2s末相遇 D. 4s內(nèi)甲質(zhì)點(diǎn)比乙質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動得快

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)物體m沿斜面滑動時(shí)有

A. 勻速下滑時(shí),M對地面壓力等于(M+m)g

B. 加速下滑時(shí),M對地面摩擦力向左

C. 減速下滑時(shí),M對地面壓力大于(M+m)g

D. m無論如何運(yùn)動,M對地面始終有向左的摩擦力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】利用圖1裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)。

(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的_____。

A.動能變化量與勢能變化量

B.速度變化量和勢能變化量

C.速度變化量和高度變化量

(2)實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。

已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中,重物的重力勢能變化量△Ep=_____,動能變化量△Ek=_____

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平面上有一木板,質(zhì)量為 M2kg,板左端放有質(zhì)量為 m=1kg 的物塊(視為 質(zhì)點(diǎn)),已知物塊與木板間動摩擦因數(shù)為μ10.2,木板與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ20.4。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取 g=10m/s2。

1)現(xiàn)用水平力 F 拉動木板,為使物塊與木板一起運(yùn)動而不相對滑動,求拉力 F 大小范圍?

2)若拉動木板的水平力 F15N,由靜止經(jīng)時(shí)間 t1=4s 立即撤去拉力 F,再經(jīng)t2=1s物塊恰好到達(dá)板右端,求板長 L=?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車加速度a和小車所受拉力F的圖象如圖乙中的直線Ⅰ所示,乙同學(xué)畫出的aF圖象如圖乙中的直線Ⅱ所示.直線Ⅰ、Ⅱ在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的截距都比較大,明顯超出了誤差范圍,下面關(guān)于形成這種狀況原因的解釋正確的是(填字母代號)____

A.實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力

B.甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí),把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了

C.實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠

D.乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí),把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了

2)下圖為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖下列說法中正確的是___________________

A.連接砂桶和小車的輕繩應(yīng)和長木板保持平行

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上,先接通電源,后放開

小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量

C.在探究a與質(zhì)量M的關(guān)系時(shí),作出 a圖象能更直觀地判斷二者間的關(guān)系

D.細(xì)線對小車的拉力,一定等于砝碼和沙桶的總重力

3)圖為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮。?/span>

實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量mM的選取,以下最合理的一組是____

AM200 g,m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g

BM200 g,m20 g、40 g、60 g、80 g100 g、120 g

CM400 g,m10 g15 g、20 g25 g、30 g、40 g

DM400 g,m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g

(4)如圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、BC、DE、F、G7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為:sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm,sEF5.91 cm,sFG6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz,則小車的加速度a________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動,P為近日點(diǎn),Q為遠(yuǎn)日點(diǎn),M,N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn),運(yùn)行的周期為,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)過M、Q到N的運(yùn)動過程中( )

A. 從P到M所用的時(shí)間等于

B. 從Q到N階段,機(jī)械能逐漸變大

C. 從P到Q階段,速率逐漸變大

D. 從M到N階段,萬有引力對它先做負(fù)功后做正功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)xoy坐標(biāo)系中分布著與水平方向夾45°角的勻強(qiáng)電場,將一質(zhì)量為m,帶電量為q的小球,以某一初速度從O點(diǎn)豎直向上拋出,它的軌跡恰好滿足拋物線方程,且小球通過點(diǎn)p,已知重力加速度為g,則

A. 電場強(qiáng)度的大小為

B. 小球初速度的大小為

C. 小球通過點(diǎn)P時(shí)的動能為

D. 小球從O點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的過程中,電勢能減少

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑絕緣細(xì)直桿水平放置,等量異種電荷在同一豎直線上,水平細(xì)桿過兩電荷連線的中點(diǎn)O,一個(gè)帶電小球套在桿上靜止在A點(diǎn),現(xiàn)給小球一個(gè)向右的初速度,則小球向右運(yùn)動過程中

A. 可能先做加速運(yùn)動,后做減速運(yùn)動

B. 一直做勻速直線運(yùn)動

C. 動能可能先減小后增大

D. 電勢能一直保持不變

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