【題目】如圖所示,有兩根足夠長的平行光滑導(dǎo)軌水平放置,右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對豎直光滑導(dǎo)軌平滑連接,導(dǎo)軌間距L1m。細(xì)金屬棒abcd垂直于導(dǎo)軌靜止放置,它們的質(zhì)量m均為1kg,電阻R均為0.5Ω。cd棒右側(cè)lm處有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的矩形勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度B1T,磁場區(qū)域長為s。以cd棒的初始位置為原點,向右為正方向建立坐標(biāo)系,F(xiàn)用向右的水平恒力F1.5N作用于ab棒上,作用4s后撤去F。撤去F之后ab棒與cd棒發(fā)生彈性碰撞,cd棒向右運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計,空氣阻力不計。(g=10m/s2)求:

(1) ab棒與cd棒碰撞后瞬間的速度分別為多少;

(2)s1m,求cd棒滑上右側(cè)豎直導(dǎo)軌,距離水平導(dǎo)軌的最大高度h;

(3)若可以通過調(diào)節(jié)磁場右邊界的位置來改變s的大小,寫出cd棒最后靜止時與磁場左邊界的距離x的關(guān)系。(不用寫計算過程)

【答案】10,;(21.25 m;(3)見解析

【解析】

(1)對ab棒,由動量定理得

ab棒與cd棒碰撞過程,取向右方向為正,對系統(tǒng)由動量守恒定律得

由系統(tǒng)機械能守恒定律得

解得

(2)由安培力公式可得

cd棒進(jìn)入磁場過程,由動量定理得

設(shè)導(dǎo)體棒cd進(jìn)出磁場時回路磁通量變化量為

以上幾式聯(lián)立可得

cd棒出磁場后由機械能守恒定律可得

聯(lián)立以上各式得。

(3)第一種情況如果磁場s足夠大,cd棒在磁場中運動距離時速度減為零,由動量定理可得

設(shè)磁通量變化量為

流過回路的電量

聯(lián)立可得

s≥6 mx=6 m,停在磁場左邊界右側(cè)6m處。

第二種情況cd棒回到磁場左邊界仍有速度,這時會與ab再次發(fā)生彈性碰撞,由前面計算可得二者速度交換,cd會停在距磁場左邊界左側(cè)1m處,設(shè)此種情況下磁場區(qū)域?qū)挾?/span>,向右運動時有

返回向左運動時

通過回路的電量

聯(lián)立可得

s3 m時,x=1 m,停在磁場左邊界左側(cè)1m處;

第三種情況3 m≤s6 m,

向右運動時有

通過回路的電量

返回向左運動時

通過回路的電量

聯(lián)立可得x=(2s6m,在磁場左邊界右側(cè)。

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,一支粗細(xì)均勻且足夠長的玻璃管,倒插入水銀槽中,玻璃管封閉端的上部有一段60cm長的水銀柱,玻璃管內(nèi)下端水銀柱上表面與槽內(nèi)水銀面相平,其間封有48cm長的空氣柱。設(shè)環(huán)境溫度保持不變,已知大氣壓強P0=75cmHg。求:

①管內(nèi)水銀柱與玻璃管的頂端間的壓強;

②將玻璃管緩慢上提后,當(dāng)管內(nèi)上段水銀柱與玻璃管的頂端間彈力恰好為零時,玻璃管中空氣柱的長度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示分別是a光、b光各自通過同一單縫衍射儀器形成的圖樣(灰黑色部分表示亮紋,保持縫到屏距離不變),則下列說法正確的是_______

A.在真空中,單色光a的波長大于單色光b的波長

B.在真空中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度

C.雙縫干涉實驗時a光產(chǎn)生的條紋間距比b光的大

D.a光和b光由玻璃棱鏡進(jìn)入空氣后頻率都變大

E.光由同一介質(zhì)射入空氣,發(fā)生全反射時,a光的臨界角比b光大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量為2M、半徑為R(R足夠大)圓弧曲面C,質(zhì)量為M的小球B置于其底端,另一個小球A質(zhì)量為,小球Av0=6 m/s 的速度向B運動,并與B發(fā)生彈性碰撞,不計一切摩擦,小球均視為質(zhì)點,則(  )

A.B的最大速率為4 m/s

B.B運動到最高點時的速率為m/s

C.B能與A再次發(fā)生碰撞

D.B不能與A再次發(fā)生碰撞

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,理想變壓器原線圈接的正弦交流電源,副線圈電路中為定值電阻,是滑動變阻器,所有電表均為理想電表,其中電壓表的示數(shù)為。下列說法正確的是

A. 變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

B. 副線圈中電流的頻率為

C. 滑片向下滑動過程中,示數(shù)不變,示數(shù)變大

D. 滑片向上滑動過程中,消耗功率減小,變壓器輸入功率增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根長度分別為2ll的輕桿一端固定在一起,構(gòu)成夾角為60°的支架,該支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動,兩根輕桿的另一端分別固定著質(zhì)量為m的小球甲和質(zhì)量為2m的小球乙。將連接小球甲的輕桿轉(zhuǎn)動到水平位置,然后由靜止釋放,已知重力加速度為g,不計空氣阻力,則下列說法正確的是(  )

A.當(dāng)整個系統(tǒng)第一次速度為0時,小球乙的位置與固定軸O位于同一高度處

B.當(dāng)整個系統(tǒng)第一次速度為0時,小球乙的位置比固定軸O的位置高

C.當(dāng)小球乙擺到最低點時,輕桿對小球乙的彈力不沿桿方向

D.從靜止開始至小球甲速度最大時,支架對小球甲所做的功為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,甲、乙兩導(dǎo)熱氣缸內(nèi)壁光滑,粗細(xì)均勻,橫截面積均為S,高度均為h,F(xiàn)將兩氣缸豎直放置,甲氣缸在上,乙氣缸在下,中間用體積可以忽略的細(xì)短管連通,內(nèi)部有質(zhì)量和厚度均可忽略不計的絕熱活塞,甲氣缸上端開口且活塞只能在氣缸內(nèi)運動。甲、乙兩氣缸內(nèi)有壓強分別為p0、2p0的理想氣體,初始時活塞均位于氣缸的頂部。已知初始周圍環(huán)境溫度為,大氣壓強為p0,重力加速度為g,熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為

(1)若將甲氣缸內(nèi)的氣體緩慢加熱至(此時乙氣缸中的活塞未動),求甲氣缸內(nèi)氣體的壓強為多大?

(2)在甲氣缸活塞上放物體時,平衡時可通過活塞移動的距離測出物體的質(zhì)量。求環(huán)境溫度為時,此裝置能測量物體質(zhì)量的最大值為多少?

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【題目】如圖所示,地球和月球的拉格朗日點L2位于地球和月球連線上月球外側(cè),處在該點的空間站在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運動。以a1 a2分別表示該空間站和月球的向心加速度大小,a3表示地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小,、、 分別對應(yīng)它們的線速度大小。以下判斷正確的是

A.

B.

C.

D.

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【題目】如圖所示,在水平面上固定一個半圓弧軌道,軌道是光滑的,O點為半圓弧的圓心,一根輕繩跨過半圓弧的A(O、A等高,不計A處摩擦),輕繩一端系在豎直桿上的B點,另一端連接一個小球P,F(xiàn)將另一個小球Q用光滑輕質(zhì)掛鉤掛在輕繩上的AB之間,已知整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)時,α30°β45°則(

A.將繩的B端向上緩慢移動一小段距離時繩的張力不變

B.將繩的B端向上緩慢移動一小段距離時半圓弧中的小球P位置下移

C.靜止時剪斷A處輕繩瞬間,小球P的加速度為g

D.小球P與小球Q的質(zhì)量之比為

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