【題目】如圖甲所示,彎折成90°角的兩根足夠長金屬導(dǎo)軌平行放置,形成左右兩導(dǎo)軌平面,左導(dǎo)軌平面與水平面成53°角,右導(dǎo)軌平面與水平面成37°角,兩導(dǎo)軌相距L=0.2m,電阻不計.質(zhì)量均為m=0.1kg,電阻均為R=0.1Ω的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,金屬桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0T,方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.t=0時刻開始,ab桿以初速度v1沿右導(dǎo)軌平面下滑.t=ls時刻開始,對ab桿施加一垂直ab桿且平行右導(dǎo)軌平面向下的力F,使ab開始作勻加速直線運動.cd桿運動的v﹣t圖像如圖乙所示(其中第1s、第3s內(nèi)圖線為直線).若兩桿下滑過程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,g取10m/s2 , sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)在第1秒內(nèi)cd桿受到的安培力的大;
(2)ab桿的初速度v1;
(3)若第2s內(nèi)力F所做的功為9J,求第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱.
【答案】
(1)
解:ab桿沿左側(cè)導(dǎo)軌下滑,根據(jù)右手定則可知ab桿中感應(yīng)電流由a到b,則cd桿中電流由d到c,
根據(jù)左手定則可知cd桿受到的安培力垂直于右側(cè)導(dǎo)軌向下.
根據(jù)v﹣t圖像可知,c d桿在第1s內(nèi)的加速度:a1= = =4m/s2,
對cd桿受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:mgsin53°﹣μ(mgcos53°+F安培)=ma1,
解得,安培力大小:F安培=0.2N
(2)
解:對cd桿:安培力:F安培=BIL,
回路中電流:I= = =1A,
對ab桿:感應(yīng)電動勢:E=I2R=1×2×0.1=0.2V,
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=BLv1,
解得:ab桿的初速度:v1= = =1m/s
(3)
解:根據(jù)v﹣t圖像可知,c d桿在第3s內(nèi)做勻減速運動,
加速度:a2= = =﹣4m/2,
對cd桿受力分析,根據(jù)牛頓第二定律,有:
mgsin53°﹣μ(mgcos53°+F安培′)=ma2,
解得,安培力:F安培′=1.8N,
安培力:F安培′=BI′L= ,
解得,2s時ab桿的速度:v2=9m/s,
第2s內(nèi)ab桿做勻加速運動,ab桿的位移:
x2= t= ×1=5m,
對ab桿,根據(jù)動能定理,有:
WF+mgx2sin37°﹣μmgx2cos37°+W安培= mv22﹣ mv12,
解得安培力做功:W安培=﹣6J,
回路中產(chǎn)生的焦耳熱:Q=﹣W安培=2Qcd,
解得,第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱:Qcd=3J
【解析】(1)根據(jù)圖示圖像求出cd棒的加速度,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出安培力大小.(2)對cd桿受力分析,結(jié)合v﹣t圖像求得回路中感應(yīng)電流大小,感應(yīng)電流是ab棒運動產(chǎn)生,再由電磁感應(yīng)定律求得ab的速度.(3)求出2s末時ab棒的速度,根據(jù)運動知識求得ab運動得距離,再由動能定理求解焦耳熱.
【考點精析】利用焦耳定律對題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知焦耳定律:Q=I2Rt,式中Q表示電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,單位是J.焦耳定律無論是對純電阻電路還是對非純電阻電路都是適用的.
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【題目】如圖所示,一物塊通過光滑滑輪懸掛在輕繩上,輕繩左端a固定在水平天花板上,輕繩右端b沿天花板水平緩慢右移過程中,用T表示輕繩彈力的大小,用F合表示Oa、Ob兩部分繩的合力,下列說法正確的是( )
A.T不變
B.T變小
C.F合增大
D.F合不變
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【題目】為了探測某星球,某宇航員乘探測飛船先繞該星球表面附近做勻速圓周運動,測得運行周期為T,然后登陸該星球,測得一物體在此星球表面做自由落體運動的時間是在地球表面同一高度處做自由落體運動時間的一半,已知地球表面重力加速度為g,引力常量為G,則由此可得該星球的質(zhì)量為( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】某物體表現(xiàn)出各向異性是由于組成物體的物質(zhì)微粒( 。
A.在空間的排列不規(guī)則
B.在空間按一定的規(guī)則排列
C.數(shù)目較多的緣故
D.數(shù)目較少的緣故
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【題目】如圖所示,傾角為30°的光滑斜面的下端有一水平傳送帶,傳送帶正以6m/s速度運動,運動方向如圖所示.一個質(zhì)量為m的物體(物體可以視為質(zhì)點),從h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑,物體經(jīng)過A點時,不管是從斜面到傳送帶還是從傳送帶到斜面,都不計其速率變化.物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度g=10m/s2 , 則:
(1)物體由靜止沿斜面下滑到斜面末端需要多長時間;
(2)物體在傳送帶上向左運動的最遠(yuǎn)距離(傳送帶足夠長);
(3)物體第一次通過傳送帶返回A點后,沿斜面上滑的最大高度為多少.
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【題目】如圖所示,a為地球赤道上的物體,b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星,c為地球同步衛(wèi)星.關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是( )
A.地球?qū)、c兩星的萬有引力提供了向心力,因此只有a受重力,b、c兩星不受重力
B.周期關(guān)系為Ta=Tc>Tb
C.線速度的大小關(guān)系為va<vc<vb
D.向心加速度的大小關(guān)系為aa>ab>ac
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【題目】在做“研究平拋物體的運動”實驗時,讓小球多次沿同一軌道運動,通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡.
(1)為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡,下面列出了一些操作要求,將你認(rèn)為正確的選項填在橫線上 .
A.通過調(diào)節(jié)使斜槽末端的切線保持水平
B.實驗所用斜槽的軌道必須是光滑的
C.每次必須由靜止釋放小球,而釋放小球的位置始終相同
D.將球的位置標(biāo)在紙上后,取下紙,用直尺將點連成折線
(2)某同學(xué)在做實驗時,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長L=10cm,若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖所示的a、b、c、d,則小球平拋的初速度為v0=m/s,小球過c點時速度的大小為 m/s(結(jié)果可含根式,g取10m/s2).
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【題目】用一水平力F將兩鐵塊A和B緊壓在豎直墻上而靜止,如圖所示,對此,下列說法中正確的是( )
A.鐵塊A對B的摩擦力可能向上,可能向下,也可能沒有摩擦力
B.墻對鐵塊B的摩擦力一定向上
C.鐵塊B肯定對A施加豎直向上的摩擦力
D.鐵塊B共受到4個力的作用
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【題目】在平直的公路上,假設(shè)汽車開始啟動時,先勻加速行駛,達(dá)到額定功率后,始終保持額定功率不變繼續(xù)行駛,設(shè)汽車所受阻力恒定,則關(guān)于汽車運動全過程中的速度隨時間的變化圖像可能是圖中的( )
A.
B.
C.
D.
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