【題目】如圖所示，足夠長的U形導(dǎo)體框架的寬度L＝0.5 m，電阻可忽略不計，其所在平面與水平面成θ＝37°。有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于導(dǎo)體框平面。一根質(zhì)量m＝0.4 kg、電阻R＝1 Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，某時刻起將導(dǎo)體棒由靜止釋放。已知導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)

求:

(1)導(dǎo)體棒剛開始下滑時的加速度大�。�

(2)導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中的最大速度；

(3)從導(dǎo)體棒開始下滑到速度剛達(dá)到最大時的過程中，通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量Q＝4 C，求導(dǎo)體棒在此過程中消耗的電能。

【答案】(1)2m/s2；(5)5m/s；(3)3J

【解析】

(1)導(dǎo)體棒剛開始下滑時，其受力情況如圖甲，根據(jù)牛頓第二定律有:

mgsinθ－μmgcosθ＝ma①

解得a＝2m/s2②

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速下滑時具有最大速度v，其受力情況如圖乙，則在平行斜面方向上有:

mgsinθ－μmgcosθ－F＝0③

安培力：F＝BIL④

回路中電流：⑤

MN棒中產(chǎn)生的電動勢E=BLv⑥

由以上各式得：⑦

代入數(shù)值得v=5m/s⑧

(3)通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量: ⑨

⑩

設(shè)導(dǎo)體棒下滑速度剛好為v時的位移為x，則ΔΦ＝BxL⑾

全程對棒由動能定理：(12)

其中W安為克服安培力做的功。

由功能關(guān)系，克服安培力做的功等于導(dǎo)體棒在此過程中消耗的電能，即

QR=W=3J(13)

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】如圖所示，質(zhì)量為M=1 kg的木板靜止在光滑水平面上，一個質(zhì)量為m=3 kg滑塊以初速度v0=2 m/s從木板的左端向右滑上木板，滑塊始終未離開木板。則下面說法正確是

A. 滑塊和木板的加速度之比是1∶3

B. 整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量是1.5 J

C. 可以求出木板的最小長度是1.5 m

D. 從開始到滑塊與木板相對靜止這段時間內(nèi)，滑塊與木板的位移之比是7∶3

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖：豎直面內(nèi)固定的絕緣軌道abc，由半徑R=3 m的光滑圓弧段bc與L=1.5 m的粗糙水平段ab在b點(diǎn)相切而構(gòu)成，O點(diǎn)是圓弧段的圓心，Oc與Ob的夾角θ=37°;過f點(diǎn)的豎直虛線左側(cè)有方向豎直向上、場強(qiáng)大小E=10 N/C的勻強(qiáng)電場，Ocb的外側(cè)有一長度足夠長、寬度d =1.6 m的矩形區(qū)域efgh，ef與Oc交于c點(diǎn)，ecf與水平向右的方向所成的夾角為β(53°≤β≤147°)，矩形區(qū)域內(nèi)有方向水平向里的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量m2=3×10-3 kg、電荷量q=3×l0-3 C的帶正電小物體Q靜止在圓弧軌道上b點(diǎn)，質(zhì)量m1=1.5×10-3 kg的不帶電小物體P從軌道右端a以的水平速度向左運(yùn)動，P、Q碰撞時間極短，碰后P以1 m/s的速度水平向右彈回。已知P與ab間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，Q的電荷量始終不變，忽略空氣阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小g=10 m/s2。求：

(1)碰后瞬間，圓弧軌道對物體Q的彈力大小FN；

(2)當(dāng)β=53°時，物體Q剛好不從邊穿出磁場，求區(qū)域efgh內(nèi)所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1；

(3)當(dāng)區(qū)域efgh內(nèi)所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2=2T時，要讓物體Q從gh邊穿出磁場且在磁場中運(yùn)動的時間最長，求此最長時間t及對應(yīng)的β值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在中美貿(mào)易戰(zhàn)中，中興的遭遇告訴我們，要重視芯片的自主研發(fā)工作，而芯片的基礎(chǔ)工作在于半導(dǎo)體的工藝。如圖所示，在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進(jìn)入方向垂直紙面向里、寬度為D的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其中離子P＋在磁場中轉(zhuǎn)過θ＝30°后從磁場右邊界射出。已知P＋和P3＋的質(zhì)量均為m，而電量分別為e和3e(e表示元電荷)。

（1）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

（2）求P3＋在磁場中轉(zhuǎn)過的角度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，傾角θ=37°的光滑斜面固定在水平面上，斜面長L=0.75m，質(zhì)量m=1.0kg的物塊從斜面頂端無初速度釋放，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2 ， 則（ ）

A. 物塊滑到斜面底端時重力的瞬時功率為18W

B. 物塊滑到斜面底端時的動能為1.5J

C. 物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力的平均功率為24W

D. 物塊從斜面頂端滑到底端的過程中重力做功為7.5J

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一質(zhì)點(diǎn)沿直線Ox方向做減速直線運(yùn)動，它離開O點(diǎn)的距離x隨時間變化的關(guān)系為x＝6t-2t3(m)，它的速度v隨時間t變化的關(guān)系為v＝6-6t2(m/s)，則該質(zhì)點(diǎn)在t＝2 s時的瞬時速度和t＝0到t＝2 s間的平均速度、平均速率分別為(　　)

A. -18 m/s、-2 m/s、6 m/s

B. -18 m/s、-2 m/s、2 m/s

C. -2 m/s、-2 m/s、-18 m/s

D. -18 m/s、6 m/s、6 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在一絕熱容器中，活塞與容器壁無摩擦。當(dāng)溫度為T1時，氣體壓強(qiáng)為P1，體積為V1；

（1）若溫度升高到T2，氣體壓強(qiáng)變?yōu)?/span>P2，氣體的體積變?yōu)?/span>V2，則P2______P1，V2_______V1（填“＞”、“＝”或“＜”）；

（2）若在活塞上放置一定質(zhì)量的重物，穩(wěn)定后氣體的壓強(qiáng)變?yōu)?/span>P3，溫度變?yōu)?/span>T3，則P3 _______P1，T3 ______T1（填“＞”、“＝”或“＜”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗。已知重力加速度為g。

(1)甲同學(xué)所設(shè)計的實驗裝置如圖所示。其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計。實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)。則該設(shè)計能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為________。

(2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示。他在一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力。實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t。在坐標(biāo)系中作出的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，與橫軸的截距為c。因乙同學(xué)不能測出小車質(zhì)量，因乙同學(xué)不能測出小車質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為 _______ 。根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為 ________ 。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)把一體重計放在電梯的地板上，她站在體重計上隨電梯上下運(yùn)動，并觀察體重計示數(shù)的變化情況。下表記錄了幾個特定時刻體重計的示數(shù)，已知t0時刻電梯靜止，則

時刻

t0

t1

t2

t3

體重計示數(shù)/kg

45.0

50.0

40.0

45.0

A. t1和t2時刻該同學(xué)的質(zhì)量相等，但所受的重力不等

B. t1和t2時刻電梯的加速度大小相等，方向一定相反

C. t1和t2時刻電梯的加速度大小相等，運(yùn)動方向一定相反

D. t3時刻電梯的速度方向向上

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同步練習(xí)冊答案