20.如圖,不計(jì)電阻的兩根平行、足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌CD和EF置于豎直平面內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩導(dǎo)軌所在平面與磁場(chǎng)垂直,有電阻的導(dǎo)體棒MN可以在導(dǎo)軌上保持良好接觸地做無摩擦滑動(dòng).當(dāng)在CE間串入電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻不計(jì)的電池時(shí),MN恰好靜止,如果取走電池,而用導(dǎo)線將C、E相接,則MN下落過程中,每秒鐘掃過的最大面積是3m2

分析 有電源時(shí),MN棒恰好靜止,由平衡條件列式求出導(dǎo)體棒的質(zhì)量.接通CD后,導(dǎo)體棒MN在運(yùn)動(dòng)過程中,先向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度為零時(shí),做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積最大.由平衡條件求出勻速運(yùn)動(dòng)的速度,再根據(jù)位移公式解答.

解答 解:設(shè)導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng).當(dāng)有電源時(shí),導(dǎo)體棒MN受重力和安培力作用而處于平衡,則有:
  mg=BIL
又 I=$\frac{E}{R}$
故得 mg=$\frac{BEL}{R}$
當(dāng)接通CD時(shí):導(dǎo)體棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)安培力F=mg時(shí),導(dǎo)體棒的切割速度最大.
即:B•$\frac{BL{v}_{m}}{R}$•L=mg
則得棒的最大速度為 vm=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$=$\frac{E}{BL}$
故導(dǎo)體棒MN在單位時(shí)間(1s)內(nèi)掃過的最大面積為:sm=vmt•L=$\frac{E}{BL}$×1×L=$\frac{E}{B}$=$\frac{1.5}{0.5}$=3m2
故答案為:3

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了共點(diǎn)力平衡、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)以及閉合電路歐姆定律,關(guān)鍵要知道當(dāng)開關(guān)S與1-3接通后,導(dǎo)體棒加速度為零時(shí),速度最大,單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積最大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:2016-2017學(xué)年甘肅會(huì)寧縣一中高二理上期中考物理卷(解析版) 題型:選擇題

使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器,驗(yàn)電器的箔片張開.下列各圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況,其中正確的是( )

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

14.如圖所示,有一根均勻的導(dǎo)體,長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、電阻為R1,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.它由兩根相同的輕彈簧懸掛在水平位置,這時(shí)每根彈簧伸長(zhǎng)量為x0.閉合電鍵S后,彈簧伸長(zhǎng)量x為多大?已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),兩彈簧總電阻為R2

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

9.如圖所示,在直角坐標(biāo)系xoy中,有一方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在半徑為R的圓內(nèi),其中OD是圓的直徑.在y軸的左側(cè)空間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子,從x軸上的A點(diǎn),以大小為v0,方向與場(chǎng)強(qiáng)反方向成θ角的速度射入勻強(qiáng)電場(chǎng),經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從y軸上的P點(diǎn)水平射出,P點(diǎn)坐標(biāo)為(0,0.6R),經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,若帶電粒子在,磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期的$\frac{1}{4}$(粒子重力不計(jì)).求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.甲、乙兩地相距100km,一輛汽車以40km/h的速度從甲地出發(fā)開往乙地,此時(shí),恰好有一輛汽車從乙地開出向甲地進(jìn)發(fā),且以后每隔15mins乙地均有一輛車發(fā)出,車速都是20km/h,則從甲地發(fā)出的那輛車一路可遇到從乙地發(fā)出汽車共(  )
A.15輛B.10輛C.8輛D.無法確定

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

5.車從靜止開始以1m/s2的加速度直線前進(jìn),同時(shí)在車前面s0=28m處與車同方向,某人以6m/s的速度勻速跑步前進(jìn),回答一下問題:
(1)問車能否追上人?若能追上繼續(xù)回答以下問題
(2)追上之前,人、車間的最大距離是多少?此時(shí)車的速度是多少?
(3)車追上人時(shí)車的速度是多少?車的位移是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.利用如圖所示的試驗(yàn)裝置可以測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大;用絕緣輕質(zhì)細(xì)線把底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R、質(zhì)量為m的U形線框豎直懸掛在力敏傳感器的掛鉤上,將線框置于待測(cè)磁場(chǎng)中(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)),線框平面與磁場(chǎng)方向垂直,用輕質(zhì)導(dǎo)線在連接線框與直流電源,電源電阻不計(jì),電動(dòng)勢(shì)可調(diào),導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì);當(dāng)外界拉力F作用于力敏傳感器的掛鉤上時(shí),力敏傳感器會(huì)顯示拉力的大小為F;當(dāng)線框接電動(dòng)勢(shì)為E1時(shí),力敏傳感器顯示拉力的大小為F1; 當(dāng)線框接電動(dòng)勢(shì)為E2時(shí),力敏傳感器顯示拉力的大小為F2;下列說法正確的是( 。
A.當(dāng)線框接電動(dòng)勢(shì)為E1的電源時(shí)所受安培力的大小為F1
B.當(dāng)線框接電動(dòng)勢(shì)為E2的電源時(shí)力敏傳感器顯示的拉力大小為線框所受安培力大小與重力大小之差
C.待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為$\frac{({F}_{1}-{F}_{2})R}{({E}_{2}-{E}_{1})L}$
D.待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為$\frac{({F}_{1}-{F}_{2})R}{({E}_{1}-{E}_{2})L}$

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

6.某同學(xué)利用如圖所示的電路測(cè)定一待測(cè)電阻Rx的阻值,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材:
A.待測(cè)電阻Rx,阻值約為4Ω,額定電流為2A 
B.電流表A1(量程為0.6A,內(nèi)阻r1=0.8Ω)
C.電流表A2(量程為3A,內(nèi)阻r2約為0.2Ω)
D.滑動(dòng)變阻器R1(阻值為0~10Ω)
E.滑動(dòng)變阻器R2(阻值為0~1000Ω)
F.電源 E(電動(dòng)勢(shì)為9V,內(nèi)阻很。
G.定值電阻 R3=10Ω
H.定值電阻 R4=1000Ω
I.開關(guān)、導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)要求:改變滑動(dòng)變阻器的阻值,待電路穩(wěn)定時(shí),在盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)得多組A1表、A2表的讀數(shù)I1、I2
(1)實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用R3(選填R3或R4),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R1(選填R1或R2).
(2)待測(cè)電阻的表達(dá)式Rx=$\frac{{I}_{1}({r}_{1}+{R}_{3})}{{I}_{2}-{I}_{1}}$.(選用題干所給出的物理量的符號(hào)表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:作圖題

7.如圖所示,在水平面上疊放著兩個(gè)物體A和B,兩物體在F1,F(xiàn)2(F1>F2)的水平拉力作用下,處于靜止?fàn)顟B(tài).試分別畫出A物體、B物體和整體的受力圖.

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