(17分)如圖所示,光滑導軌abc與fed相距l(xiāng)=0.1m,其中ab、fe段是傾角θ=60°的直軌道,bc、ed段是半徑r=0.6m的圓弧軌道且與ab、fe相切,軌道末端c、d點切線與一放置在光滑水平地面上、質量M=2kg的木板上表面平滑連接。在abef間有垂直于軌道平面向下、的勻強磁場,定值電阻R=1Ω。把質量為m=1kg、電阻不計的金屬桿從距b、e高h=1m的導軌上靜止釋放,桿在直軌道上先加速后勻速下滑。如果桿與木板間摩擦因數(shù)μ=0.2,取g=10m/s2,求:

(1)桿運動到cd時對軌道的壓力F大小及桿由靜止下滑到cd的過程中R上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(2)要使桿不從木板上掉下的木板最小長度s。

見試題分析

解析試題分析:(1)設桿滑到be處時速度為v1,由題意知此時桿勻速下滑,有:
   ①
       ②
      ③
由能量守恒:

 

 
     ④

設桿滑到cd處時速度為v2,桿受到軌道支持力為F′,由動能定理有:
   ⑤
cd處:   ⑥
由牛頓第三定律:    ⑦
聯(lián)解①②③④⑤⑥⑦并代入數(shù)據(jù)得:
F′=25N     ⑧
Q=8.5J     ⑨
(2)桿滑上木板后,桿與木板在相互間摩擦力作用下運動,設經(jīng)過時間t共同運動,則:
對桿:    ⑩
    ?
對木板:    ?
    ?
共同運動時:
    ?
     ?
聯(lián)解⑩?????并代入數(shù)據(jù)得:
s=1.5m       ?
評分參考意見:本題滿分17分,其中④式2分,①②③⑤⑥⑦⑧⑨⑩??????式各1分;若有其他合理解法且答案正確,可同樣給分。
考點: 能量守恒  動能定理 牛頓運動定律

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

三角形導線框abc放在勻強磁場中,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感強度B隨時間變化的圖像如圖所示.t=0時磁感應強度方向垂直紙面向里,則在0~4s時間內(nèi),線框的ab邊所受安培力隨時間變化的圖像是如圖所示的(力的方向規(guī)定向右為正) (    )

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,一單匝線圈從左側進入磁場。在此過程中,線圈的磁通量將   (選填“變大”或“變小”)。若上述過程所經(jīng)歷的時間為0.1s,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為0.2V,則線圈中的磁通量變化了          Wb。

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

金屬桿ABC處于磁感強度B=0.1T的勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里(如圖所示).已知AB=BC=20cm,當金屬桿在圖中標明的速度方向運動時,測得A、C兩點間的電勢差是3.0V,則可知移動速度v=___  m/s ,其中A、B兩點間的電勢差UAB=__ __V.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示電路,電感線圈L的自感系數(shù)足夠大,其直流電阻忽略不計,LA、LB是兩個相同的燈泡,則(   )

A.S閉合瞬間.A、B同時亮,然后A逐漸變暗到熄滅,B變得更亮;S斷開瞬間,A亮一下才熄滅,B立即熄滅
B.S閉合瞬間,LA很亮,LB逐漸亮;S斷開瞬間,LA逐漸熄滅,LB立即熄滅
C.S閉合瞬間,LA、LB同時亮,然后LA熄滅,LB亮度不變;S斷開瞬間,LA亮一下才熄滅,LB立即熄滅;
D.S閉合瞬間,LA不亮,LB很亮;S斷開瞬間,LA、LB立即熄滅

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

abcd是質量為m,長和寬分別為b和l的矩形金屬線框,有靜止沿兩條平行光滑的傾斜軌道下滑,軌道平面與水平面成θ角。efmn為一矩形磁場區(qū)域,磁感應強度為B,方向豎直向上。已知da=an=ne=b,線框的cd邊剛要離開磁區(qū)時的瞬時速度為v,整個線框的電阻為R,試用題中給出的物理量(m、b、l、B、θ、v、R)表述下列物理量。

(1)ab剛進入磁區(qū)時產(chǎn)生的感應電動勢
(2)此時線框的加速度
(3)線框下滑中共產(chǎn)生的熱量

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(20分)如圖(a)所示,兩條間距為h的水平虛線之間存在方向水平向里的勻強磁場,磁感應強度大小按圖(b)中B-t圖象變化(圖中Bo已知)。現(xiàn)有一個“日”字形剛性金 屬,線框ABCDEF,它的質量為m,EF中間接有一開關S,開關S閉合時三條水平邊框的電阻均為R,其余各邊電阻不計。AB=CD=EF=L,AD=DE=h。用兩根輕質的絕緣細線把線框豎直懸掛住,AB邊恰好在磁場區(qū)域M1 N1和M2N2的正中間,開始開關S處于斷開狀態(tài)。t0(未知)時刻細線恰好松弛,此后閉合開關同時剪斷兩根細線,當CD邊剛進入磁場上邊界Mi Ni時線框恰好做勻速運動(空氣阻力不計)。求:
(1)t0的值;
(2)線框EF邊剛離開磁場下邊界M2N2時的速度;
(3)從剪斷細線到線框EF邊離開磁場下邊界M2N2的過程中金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(15分) 如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ與水平面的夾角為θ, N、Q兩點間接有阻值為R的電阻。整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面向下。將質量為m、阻值也為R的金屬桿ab垂直放在導軌上,桿ab由靜止釋放,下滑距離x時達到最大速度。重力加速度為g,導軌電阻不計,桿與導軌接觸良好。求:
⑴桿ab下滑的最大加速度;
⑵桿ab下滑的最大速度;
⑶上述過程中,桿上產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)、如圖,一直導體棒質量為m、長為l、電阻為r,其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導軌上,并與之密接;棒左側兩導軌之間連接一可控制的負載電阻(圖中未畫出);導軌置于勻強磁場中,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于導軌所在平面。開始時,給導體棒一個平行于導軌的初速度v0。在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中,通過控制負載電阻的阻值使棒中的電流強度I保持恒定。導體棒一直在磁場中運動。若不計導軌電阻,求此過程中導體棒上感應電動勢的平均值和負載電阻上消耗的平均功率。

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