【題目】如圖所示,一矩形金屬框架與水平面成角θ=37°,寬L=0.4m,上、下兩端各有一個(gè)電阻R0=2Ω,框架其它部分的電阻不計(jì),框架足夠長,垂直于金屬框平面的方向有一向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.a(chǎn)b為金屬桿,與框架良好接觸,其質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=1.0Ω,桿與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.桿ab由靜止開始下滑,在速度達(dá)到最大的過程中,框架上端電阻R0中產(chǎn)生的熱量Q0=0.5J.(取g=10m/s2 , sin37°=0.6).求:

(1)流過R0的最大電流;
(2)從開始到速度達(dá)到最大的過程中,ab桿沿斜面下滑的距離.

【答案】
(1)解:當(dāng)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度最大,感應(yīng)電流最大,

由平衡條件得:BIL+μmgcosθ=mgsinθ,ab中有最大電流Im,

解得:Im= = A=0.5A,

流過R0的最大電流為:I0= =0.25A.

答:流過R0的最大電流為0.25A;


(2)解:由題意可知:Q0=0.5J,由Q=I2Rt得知電路中產(chǎn)生的總熱量為:Q=4Qo=2J,

感應(yīng)電動(dòng)勢為:E=ImR=0.5×2 V=1.0V,

此時(shí)桿的速度為:vm= = m/s=2.5m/s,

由動(dòng)能定理得:mgxsin θ﹣μmgxcos θ﹣Q= mv ﹣0,

解得,桿下滑的距離:x= = m≈11.56 m.

答:從開始到速度達(dá)到最大的過程中,ab桿沿斜面下滑的距離為11.56m.


【解析】電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用,(1)導(dǎo)體棒沿斜面向下先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度時(shí),受力平衡,寫出受力平衡的方程,即可求得最大電流;
(2)根據(jù)焦耳定律分析電路中產(chǎn)生的總熱量.棒下滑過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為棒的動(dòng)能、回路的焦耳熱和摩擦生熱,根據(jù)動(dòng)能定理解答該題.
(3)通過ab桿的最大電量qm=Imt.
【考點(diǎn)精析】利用電磁感應(yīng)與電路對題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向;畫等效電路;運(yùn)用全電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解.

練習(xí)冊系列答案
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【題目】在水平粗糙的地面上使一物體由靜止開始作勻加速運(yùn)動(dòng),如圖所示,第一次是拉力,第二次是用推力,兩種情況下力的作用線與水平方向夾角、力的大小、位移大小均相同,那么比較兩種情況,則下列說法正確的是( )

A.力F對物體所做的功相等
B.摩擦力對物體所做的功相等
C.物體的動(dòng)能變化量相等
D.力F做功的平均功率相等

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【題目】如圖甲所示,A車原來臨時(shí)停在一水平路面上,B車在后面勻速向A車靠近,A車司機(jī)發(fā)現(xiàn)后啟動(dòng)A車,以A車司機(jī)發(fā)現(xiàn)B車為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t=0),A、B兩車的v﹣t圖象如圖乙所示.已知B車在第1s內(nèi)與A車的距離縮短了X1=12m

1)求B車運(yùn)動(dòng)的速度VBA車的加速度a的大;

2)若S0=30m時(shí)AB輛車是否相撞,請說明理由;

3)若A、B兩車不會(huì)相撞,則A車司機(jī)發(fā)現(xiàn)B車時(shí)(t=0)兩車的距離S0應(yīng)滿足什么條件?

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【題目】汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng),產(chǎn)生明顯的滑動(dòng)痕跡,即常說的剎車線.由剎車線長短可以得知汽車剎車前的速度大小,因此剎車線的長度是分析交通事故的一個(gè)重要依據(jù).若某汽車剎車后至停止的加速度大小為7m/s2,剎車線長為14m,求:

1)該汽車剎車前的初速度v0的大小

2)該汽車從剎車至停下來所用時(shí)間t

3)在此過程中汽車的平均速度.

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【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖,M為粒子加速器,電壓為U1=5000V;N為速度選擇器,磁場與電場正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.2T,板間距離為d=0.06m;P為一個(gè)邊長為l的正方形abcd的磁場區(qū),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=0.1T,方向垂直紙面向外,其中dc的中點(diǎn)S開有小孔,外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏.今有一比荷為 =108C/kg的正離子從靜止開始經(jīng)加速后,恰好通過速度選擇器,從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場區(qū),正離子剛好經(jīng)過小孔S 打在熒光屏上.求:

(1)粒子離開加速器時(shí)的速度v;
(2)速度選擇器的電壓U2;
(3)正方形abcd邊長l.

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【題目】如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)傾角為θ=37°的直軌道AB,與傾角可調(diào)的足夠長的直軌道BC順滑連接.現(xiàn)將一質(zhì)量m=0.1kg的小物塊,從高為h1=0.60m處靜止釋放,沿軌道AB滑下,并滑上傾角也為370的軌道BC,所能達(dá)到的最大高度是h2=0.30m.若物塊與兩軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,不計(jì)空氣阻力及連接處的能量損失.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)物塊從釋放到第一次速度為零的過程中,重力所做的功;
(2)物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(3)若將軌道BC調(diào)成水平,物塊仍從軌道AB上高為h1=0.60m處靜止釋放,其在軌道BC上滑行的最大距離.

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【題目】如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩根可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體棒ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸減弱時(shí),導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是(  )

A.一起向左運(yùn)動(dòng)
B.一起向右運(yùn)動(dòng)
C.相向運(yùn)動(dòng),相互靠近
D.相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離

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【題目】如圖所示,實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面,在軸上有A、B兩點(diǎn),則( 。

A.A點(diǎn)場強(qiáng)小于B點(diǎn)場強(qiáng)
B.A點(diǎn)場強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向
C.A點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng)
D.A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢

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【題目】在物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)中科學(xué)家們創(chuàng)造出了許多物理學(xué)方法,如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思想法、類比法和科學(xué)假說法、建立物理模型法等等.以下關(guān)于所用物理學(xué)研究方法的敘述不正確的是( 。
A.在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來代替物體的方法叫假設(shè)法
B.根據(jù)速度定義式v= ,當(dāng)△t非常非常小時(shí), 就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,該定義應(yīng)用了極限思想法
C.引入重心﹑合力與分力的概念時(shí)運(yùn)用了等效替代法
D.在推導(dǎo)勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程劃分成很多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加,這里采用了微元法

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