【題目】如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行金屬導軌,間距L=0.50m,導軌平面與水平面間夾角θ=37°,N、Q間連接一個電阻R=4.0Ω,勻強磁場垂直于導軌平面向上,磁感應強度B=1.0T.將一根質量m=0.05kg的金屬棒放在導軌的ab位置,金屬棒的電阻為r=1.0Ω,導軌的電阻不計,金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.50,F(xiàn)將金屬棒在ab位置由靜止釋放,當金屬棒滑行至cd處時達到最大速度,已知位置cdab之間的距離s=3.0 m,設金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:

(1)金屬棒下滑過程中的最大速度;

(2)金屬棒由ab滑行至cd處的過程中,電阻R上產生的熱量;

(3)若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁感應強度逐漸減小,為使金屬棒中不產生感應電流,則磁感應強度B應怎樣隨時間t變化(寫出B與t的關系式)。

【答案】(1) 2m/s (2) 0.16J (3)

【解析】試題分析:對金屬棒進行受力分析可知,金屬棒勻速運動時速度達到最大,根據(jù)平衡條件列出等式求解最大速度.根據(jù)能量守恒得,重力勢能減小轉化為動能、摩擦產生的內能和回路中產生的焦耳熱.要使金屬棒中不產生感應電流,則穿過線框的磁通量不變.同時棒受到重力、支持力與滑動摩擦力做勻加速直線運動.從而可求出磁感應強度B應怎樣隨時間t變化的。

1)達到最大速度時加速度為0,有

其中

代入數(shù)據(jù)解得

2)當金屬棒靜止達到穩(wěn)定速度的過程有:

代入數(shù)據(jù)解得:

(3)當回路中的總磁通量不變時,金屬棒中不產生感應電流。此時金屬棒將沿導軌做勻加速運動,故有:

由牛頓第二定律得:

代入數(shù)據(jù)解得:

練習冊系列答案
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【題目】一群基態(tài)氫原子吸收某種波長的光后,可以發(fā)出三種波長的光,這三種光的波長關系為λ3>λ2>λ1,已知某金屬的極限波長為λ2,則下列說法正確的是( )

A.該金屬的逸出功為hλ2

B.波長為λ3的光一定可以使該金屬發(fā)生光電效應

C.基態(tài)氫原子吸收的光子的波長為λ1

D.若用波長為λ4的光照射該金屬且能發(fā)生光電效應,則發(fā)生光電效應的光電子的最大初動能為hc

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【題目】.關于牛頓第一定律有下列說法,其中正確的是( )

A. 牛頓第一定律可用實驗來驗證

B. 牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因;

C. 慣性定律與慣性的實質是相同的

D. 物體的運動不需要力來維持。

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【題目】某興趣小組的同學用如圖1所示的裝置探究一小木塊與一薄尼龍布料之間的動摩擦因數(shù).他們將一可認為是光滑的長木板置于水平桌面上,并在長木板的右半部分平整地鋪上一塊薄尼龍布料,然后按圖1安裝好實驗裝置,實驗時小木塊在重物的牽引下向右運動,當重物落地后小木塊還未進入到薄布區(qū)域,經過多次實驗他們得到了一條如圖2所示的紙帶,他們將得到的紙帶置于一透明刻度尺的下方進行測量.連接打點計時器的電源頻率為50 Hz,重力加速度g=10 m/s2.

(1)根據(jù)刻度尺的示數(shù)可以判斷,小木塊在打A、E之間的點時做________運動,在打E、J之間的點時做________________運動.

(2)將打下A點時記為t=0,在如圖3所示的v-t坐標系中,已將打下B、C、D、E、F、H、I點時所對應的速度大小描入了其中,請計算出打點計時器打下G點時小木塊的瞬時速度大小,并將其描入坐標系中,然后畫出v-t圖線.

(3)根據(jù)所作的v-t圖線,求得小木塊在布面上運動時的加速度大小為a=________m/s2.

(4)若小木塊的質量為m=1 kg,根據(jù)所作的v-t圖線,可求得小木塊與布面之間的動摩擦因數(shù)為μ=________.

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【題目】用圖1中裝置驗證動量守恒定律。實驗中

(1)為了盡量減小實驗誤差,在安裝斜槽軌道時,應讓斜槽末端保持水平,這樣做的目的是________。

A.使入射球與被碰小球碰后均能從同一高度飛出

B.使入射球與被碰小球碰后能同時飛出

C.使入射球與被碰小球離開斜槽末端時的速度為水平方向

D.使入射球與被碰小球碰撞時的動能不損失

(2)若A球質量為m1=50 g,兩小球發(fā)生正碰前后的位移—時間(s-t)圖象如圖2所示,則小球的B的質量為m2=________。

(3)調節(jié)A球自由下落高度,讓A球以一定速度v與靜止的B球發(fā)生正碰,碰后兩球動量正好相等,則A、B兩球的質量之比應滿足________。

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【題目】對于體育比賽的論述,下列說法正確的是( )

A.運動員鉛球成績?yōu)?.50m,指的是位移大小為4.50m

B.足球比賽挑邊時,上拋的硬幣落回地面猜測正反面,該硬幣可以看做質點

C.某場籃球比賽打了二個加時賽,共需10min,指的是時刻

D.運動員跑完800m比賽,指的是路程大小為800m

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【題目】興趣小組成員合作完成了下面的兩個實驗:

當飛船停留在距X星球一定高度的P點時,正對著X星球發(fā)射一個激光脈沖,經時間t1后收到反射回來的信號,此時觀察X星球的視角為θ,如下圖所示.

當飛船在X星球表面著陸后,把一個彈射器固定在星球表面上,豎直向上彈射一個小球,經測定小球從彈射到落回的時間為t2 已知用上述彈射器在地球上做同樣實驗時,小球在空中運動的時間為t,又已知地球表面重力加速度為g,引力常量為G,光速為c,地球和X星球的自轉以及它們對物體的大氣阻力均可不計,試根據(jù)以上信息,求:

(1) X星球的質量;

(2) X星球的第一宇宙速度v1 ;

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【題目】如圖所示,在絕緣水平面上固定著一光滑絕緣的圓形槽,在某一過直徑的直線上有O、 A、D、B四點,其中O為圓心,D在圓上,半徑OC垂直于OB。A點固定電荷量為Q的正電荷,B點固定一個未知電荷,使得圓周上各點電勢相等。有一個質量為m,電荷量為-q的帶電小球在滑槽中運動,在C點受的電場力指向圓心,根據(jù)題干和圖示信息可知

A. 固定在B點的電荷帶正電 B. 固定在B點的電荷電荷量為Q

C. 小球在滑槽內做勻速圓周運動 D. C、D兩點的電場強度大小相等

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【題目】如圖所示,一個內壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動,有兩個質量相同的小球A和B緊貼著內壁分別在圖中所示的水平面內做勻速圓周運動,則下列說法不正確的是(

A.球A的線速度必定大于球B的線速度

B.球A的角速度必定等于球B的角速度

C.球A的運動周期必定小于球B的運動周期

D.球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力

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