5.如圖甲所示,平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置,兩導(dǎo)軌間距L=0.5m,導(dǎo)軌左端M、P間接有一阻值R=0.2Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=0.1kg,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放在距離左端為d=1.0m 處.導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好,電阻均忽略不計(jì).整個(gè)裝置處在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向下,此后磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示.不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取10m/s2.求

(1)t=2.0s時(shí)流過導(dǎo)體棒ab的電流的大小
(2)t=1.0s時(shí)導(dǎo)體棒ab所受到的摩擦力的大小和方向
(3)t=4.0s時(shí)導(dǎo)體棒ab所受到的摩擦力.

分析 (1)由圖b的斜率求出$\frac{△B}{△t}$,由法拉第電磁感應(yīng)定律求出回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由歐姆定律求解感應(yīng)電流的大小
(2)前3s內(nèi)ab棒不動(dòng),在水平方向受安培力和摩擦力,二力平衡,由平衡條件和安培力公式求解.
(3)3.0s后,磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,回路無(wú)電流,導(dǎo)體棒不受安培力,摩擦力為零

解答 解:ab棒與軌道間的最大摩擦力為:Fm=μmg=0.1×0.1×10 N=0.1 N,
由題圖乙知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為0.1 T/s,回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=0.1×0.5×1 V=0.05 V
感應(yīng)電流為I=0.25 A;可得t=0時(shí)棒所受到的安培力為:F0=B0IL=0.025 N,小于最大靜摩擦力,故導(dǎo)體棒始終靜止不動(dòng).
(1)前3s內(nèi)電流大小方向都不變,故t=2.0s時(shí)感應(yīng)電流為I=0.25 A;由楞次定律可知,電流方向?yàn)閍到b
(2)在t=1.0s時(shí),ab棒在水平方向受安培力和摩擦力,二力平衡,有:f=F=BIL=0.1×0.25×0.5=0.0125N,方向水平向左
(3)在t=4.0s時(shí),ab棒中無(wú)電流,不受安培力,故摩擦力為0
答:(1)t=2.0s時(shí)流過導(dǎo)體棒ab的電流的大小0.25A
(2)t=1.0s時(shí)導(dǎo)體棒ab所受到的摩擦力的大小0.0125N和方向水平向左
(3)t=4.0s時(shí)導(dǎo)體棒ab所受到的摩擦力0

點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合,關(guān)鍵要正確分析導(dǎo)體棒的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),由力的平衡條件求解靜摩擦力的大小和方向.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.某同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)定一只電阻的阻值,欲采用伏安法進(jìn)行測(cè)定.已知被測(cè)電阻R的阻值為幾千歐,除電阻R外,還有如圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器:
A.直流電源,電壓12V,內(nèi)阻不計(jì)
B.電壓表,量程0~3~15V,內(nèi)阻10kΩ
C.電流表,量程0~0.6~3A,內(nèi)阻20Ω
D.毫安表,量程5mA,內(nèi)阻200Ω
E.滑動(dòng)變阻器,阻值0~50Ω
F.開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
在上述儀器中,電壓表的量程應(yīng)選擇0~15V,電流表應(yīng)選用D(用字母表示),請(qǐng)畫出電路原理圖,并用筆畫線作為導(dǎo)線,在實(shí)物圖中將你選用的儀器連接起來.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)過程中只受靜電力作用,則下列說法正確的是(  )
A.在負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的任意一點(diǎn)由靜止釋放電子,它都將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
B.在任何電場(chǎng)中的任意一點(diǎn)由靜止釋放電子,它都將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
C.給電子一定的初速度,它可能沿正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的某個(gè)等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)
D.給電子一定的初速度,它可能沿勻強(qiáng)電場(chǎng)中的某個(gè)等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.一電流表的量程標(biāo)定不準(zhǔn)確,某同學(xué)利用如圖1所示電路測(cè)量該電流表的實(shí)際量程Im.所用器材有:量程不準(zhǔn)的電流表A1,內(nèi)阻r1=10.0Ω,量程標(biāo)定為5.0mA;
標(biāo)準(zhǔn)電流表A2,內(nèi)阻r2=45.0Ω,量程1.0mA;
標(biāo)準(zhǔn)電阻R1,阻阻10.0Ω;
滑動(dòng)變阻器R,總電阻為300.0Ω;
電源E,電動(dòng)勢(shì)3.0V,內(nèi)阻不計(jì);
保護(hù)電阻R2;開關(guān)S;導(dǎo)線.
回答下列問題:
(1)開關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端c應(yīng)滑動(dòng)至b端.
(2)開關(guān)S閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端,使電流表A1滿偏;若此時(shí)電流表A2的讀數(shù)為I2,則A1的量程Im=5.5I2
(3)若測(cè)量時(shí),A1未調(diào)到滿偏,兩電流表的示數(shù)如圖2所示,從圖中讀數(shù)A1的示數(shù)I1=3.00mA,A2的示數(shù)I2=0.66mA;由讀出的數(shù)據(jù)計(jì)算得Im=6.05mA.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.在如圖甲所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì).滑動(dòng)變阻器的最大電阻為R,負(fù)載電阻為R0.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端S在某位置時(shí),R0兩端電壓為$\frac{E}{2}$,滑動(dòng)變阻器上消耗的功率為P.若將R0與電源位置互換,接成圖乙所示電路時(shí),滑動(dòng)觸頭S的位置不變,下列結(jié)論正確的是( 。
A.R0兩端的電壓將小于$\frac{E}{2}$
B.R0兩端的電壓將等于$\frac{E}{2}$
C.滑動(dòng)變阻器上消耗的功率一定小于P
D.滑動(dòng)變阻器上消耗的功率可能大于P

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

10.已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,地球同步衛(wèi)星周期為T0.另有一顆軌道在赤道平面內(nèi)繞地球自西向東運(yùn)行的衛(wèi)星,某時(shí)刻該衛(wèi)星能觀察到的赤道弧長(zhǎng)最大為赤道周長(zhǎng)的$\frac{1}{3}$.求:
(1)該衛(wèi)星的周期.
(2)該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相鄰兩次經(jīng)過地球赤道上同一點(diǎn)的正上空所需的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.一物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng),從拋出時(shí)刻算起,上升到最大高度一半的時(shí)間為t1,速度減為拋出時(shí)速度的一半的時(shí)間為t2,則t1與t2比較,其大小關(guān)系為( 。
A.t1>t2B.t1=t2C.t1<t2D.不能確定

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

14.1945年7月16日的早上,世界上第一枚原子彈在美國(guó)新墨西哥沙漠里爆炸,40s后,爆炸沖擊波傳到基地.這時(shí),費(fèi)米把預(yù)先從筆記本上撕下來的碎紙片舉過頭頂撒下,碎紙片飄落到他身后2m處,經(jīng)過計(jì)算,費(fèi)米宣稱那枚原子彈的威力相當(dāng)于1萬(wàn)噸TNT炸藥.若其撒下紙片的高度為1.8m,重力加速度g取10m/s2,能否據(jù)此估算出紙片的水平速度?若能,請(qǐng)算出其值.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

15.由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,第1s內(nèi)通過0.4m的位移,則物體的加速度為0.8m/s2;物體在第1s末的速度為0.8m/s.

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同步練習(xí)冊(cè)答案