【題目】光滑的平行金屬導(dǎo)軌長x=2m,兩導(dǎo)軌間距L=0.5m,軌道平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.6Ω的電阻,軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,如圖所示.有一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=0.4Ω的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端,其余部分電阻不計(jì).已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6J,取g=10m/s2 , 試求:

(1)當(dāng)棒的速度v1=2m/s時(shí),電阻R兩端的電壓;
(2)棒下滑到軌道最底端時(shí)速度的大。
(3)棒下滑到軌道最底端時(shí)加速度a的大。

【答案】
(1)解:速度v=2m/s時(shí),棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為:

E=BLv=1×0.5×2V=1V

電路中的電流為:I= = A=1A,

所以電阻R兩端的電壓為:U=IR=1×0.6V=0.6V.


(2)解:根據(jù)Q=I2Rt得: = ,

棒在下滑的整個(gè)過程中金屬棒中產(chǎn)生的熱量:Q2= Q1= ×0.6J=0.4J

設(shè)棒到達(dá)最底端時(shí)的速度為v2,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,有:

mgxsinθ= mv22+Q1+Q2,

得:v2= = =4m/s.


(3)解:棒到達(dá)最底端時(shí),回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:I2= = A=2A

根據(jù)牛頓第二定律有:mgsinθ﹣BI2L=ma

解得:a=gsin30°﹣ =10×0.5﹣ =3m/s2


【解析】(1)根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢公式E=BLv求解棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電阻R兩端的電壓;(2)棒下滑的過程中,棒減小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電熱能,根據(jù)能量守恒定律列式求解;(3)根據(jù)切割公式E=BLv求解感應(yīng)電動(dòng)勢,根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流,得到安培力,最后根據(jù)牛頓第二定律求解加速度.

【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用能量守恒定律,掌握能量守恒定律:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中,能量的總量保持不變即可以解答此題.

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】(多選)完全相同的三塊木板并排固定在水平面上,一顆子彈以速度v水平射入,若子彈在木塊中做勻減速直線運(yùn)動(dòng),且穿過第三塊木塊后子彈速度恰好為零,則子彈依次剛射入每塊木塊時(shí)的速度之比和穿過每塊木塊所用的時(shí)間之比分別是(  )

A. v1v2v3=321 B. v1v2v31

C. t1t2t3=()(-1)1 D. t1t2t3=1

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【題目】如圖質(zhì)量為2kg的物體在40N水平推力作用下,1s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開始下滑3 m。求:(取g10m/s2

1)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù);

2)若在1s末時(shí)把水平推力改為140N,計(jì)算物體一共能夠滑動(dòng)的位移。

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【題目】在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,首先要按圖(甲)接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系;然后再按圖(乙)將電流表與B連成一個(gè)閉合回路,將A與電池、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路.在圖(甲)中,當(dāng)閉合S時(shí),觀察到電流表指針向左偏(不通電時(shí)指針停在正中央).在圖(乙)中:

(1)將S閉合后,將螺線管A插入螺線管B的過程中,電流表的指針將(填“向左”“向右”或“不發(fā)生”,下同)偏轉(zhuǎn);
(2)螺線管A放在B中不動(dòng),電流表的指針將偏轉(zhuǎn);
(3)螺線管A放在B中不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片向右滑動(dòng)時(shí),電流表的指針將偏轉(zhuǎn);
(4)螺線管A放在B中不動(dòng),突然切斷開關(guān)S時(shí),電流表的指針將偏轉(zhuǎn).

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為10kg的物體靜止在水平桌面上,物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,現(xiàn)對(duì)其施加水平向左的拉力F,(已知重力加速度g=10m/s2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)以下說法正確的是(  )

A. 物體對(duì)桌面的壓力就是木塊所受的重力,施力物體是地球

B. 物體對(duì)桌面的壓力是彈力,是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的

C. 若拉力F=12N,物體受到的摩擦力大小為20N,方向向右

D. 若拉力F=22N,物體受到的摩擦力大小為20N,方向向右

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【題目】一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1 , R2和R3的阻值分別為3Ω,1Ω,4Ω,A為理想交流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為( )

A.2
B.3
C.4
D.5

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【題目】如圖所示,為測量勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車上,測得兩者間距為d.

(1)當(dāng)小車向左勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),測得A、B兩擋光片先后經(jīng)過光電門的時(shí)間分別為△t1△t2,則A擋光片經(jīng)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度vA=_____,小車的加速度a=_____

(2)本實(shí)驗(yàn)中為減小實(shí)驗(yàn)誤差,可采用的方法有_____

A.增大兩擋光片寬度b

B.減小兩擋光片寬度b

C.增大兩擋光片間距d

D.減小兩擋光片間距d.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量M=0.040kg的靶盒A靜止在光滑水平導(dǎo)軌上的O點(diǎn),水平輕質(zhì)彈簧一端栓在固定擋板P上,另一端與靶盒A連接.Q處有一固定的發(fā)射器B,它可以瞄準(zhǔn)靶盒發(fā)射一顆水平速度為v0=50m/s,質(zhì)量m=0.010kg的彈丸,當(dāng)彈丸打入靶盒A后,便留在盒內(nèi),碰撞時(shí)間極短.不計(jì)空氣阻力.求:

(1)彈丸進(jìn)入靶盒A后,彈丸與靶盒A的共同速度設(shè)為v;
(2)彈丸進(jìn)入靶盒A后,彈簧的最大彈性勢能為多少?

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【題目】如圖1為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量m=1kg的重物自由下落,在紙帶上打出了一系列的點(diǎn),如圖2所示,相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.04s,長度單位是cm,g取9.8m/s2 . 則:

(1)在該實(shí)驗(yàn)中,下面敘述正確的是
A.應(yīng)用天平稱出重物的質(zhì)量
B.應(yīng)當(dāng)選用點(diǎn)跡清晰,第一、二兩點(diǎn)距離約2mm的紙帶進(jìn)行測量
C.操作時(shí)應(yīng)先放紙帶,后接通電源
D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在直流電源上
(2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟有:
①把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線將學(xué)生電源和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接好.
②重復(fù)上一步的過程,打三到五條紙帶.
③把紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提起紙帶,使重錘?吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.
④用公式vn= ,計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…并記錄在表格中.
⑤接通電源,待計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶,讓重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn).
⑥計(jì)算各點(diǎn)的重力勢能的減少量mghn和動(dòng)能的增加量 mvn2 , 并進(jìn)行比較,看是否相等,將數(shù)值填入表格內(nèi).
⑦選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,在起始點(diǎn)標(biāo)上O,以后各點(diǎn)依次為1、2、3、…用刻度尺測量對(duì)應(yīng)下落的高度h1、h2、h3、…記入表格中.
上述步驟合理的順序應(yīng)該是
(3)從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖2所示(其中一段紙帶圖中未畫出).
圖中O點(diǎn)為打出的起始點(diǎn),且速度為零.選取在紙帶上打出的點(diǎn)A、B、C、D作為計(jì)數(shù)點(diǎn),并測出A、B、C、D點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離如圖所示.由此可計(jì)算出物體下落到B點(diǎn)時(shí)勢能的變化量△EP=J(保留三位有效數(shù)字),動(dòng)能的增加量△Ek=J(保留三位有效數(shù)字).
(4)該同學(xué)利用自己在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶,測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h,算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v,以h為橫軸,以v2為縱軸畫出了如圖3的圖線.若圖線的斜率為k,則可知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俚谋磉_(dá)式為 , 圖線不經(jīng)過原點(diǎn)的可能原因是

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