16.如圖甲所示,寬L=0.5m、傾角θ=37°的兩個(gè)相互平行的長金屬導(dǎo)軌.上端c、d間接有R=0.5Ω的電阻.在導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上的磁場.磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙所示規(guī)律變化.一質(zhì)量m=0.1kg的金屬桿ab垂直軌道放置.距離上端電阻x=1.2m、t=0時(shí)ab由靜止釋放.最終以v=0.6m/s速度沿粗糙軌道向下勻速運(yùn)動(dòng).除R外其余電阻均不計(jì).滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力.sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2
(1)求ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)R中的電流大小及方向;
(2)t>0.5s的某個(gè)時(shí)刻ab下滑速度為0.1m/s.求此時(shí)加速度的大。
(3)通過推理說明ab何時(shí)開始運(yùn)動(dòng).

分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動(dòng)勢,由歐姆定律求電阻R中的電流,根據(jù)右手定則判斷R中的電流方向;
(2)導(dǎo)體棒最終以v=0.6m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)受力平衡求出摩擦力,t>0.5s的某個(gè)時(shí)刻ab下滑速度為0.1m/s,由牛頓第二定律求出加速度;
(3)0~0.5s內(nèi),回路產(chǎn)生感生電動(dòng)勢和感應(yīng)電流,當(dāng)ab達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),ab開始滑動(dòng),求出磁感應(yīng)強(qiáng)度,結(jié)合圖象,求出開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻

解答 解:(1)ab向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流順時(shí)針方向,流過R的電流方向d→c
最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為:E=BLv=1×0.5×0.6=0.3V
R中的電流大小為:$I=\frac{E}{R}=\frac{0.3}{0.5}A=0.6A$
(2)最終以v=0.6m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)受力平衡有:
$mgsin37°=\frac{{B}_{\;}^{2}{L}_{\;}^{2}v}{R}+f$…①
代入解得:f=0.3N
t>0.5s的某個(gè)時(shí)刻ab下滑速度為0.1m/s,根據(jù)牛頓第二定律,有:
$mgsin37°-\frac{{B}_{\;}^{2}{L}_{\;}^{2}v′}{R}-f=ma$…②
代入解得:$a=2.5m/{s}_{\;}^{2}$
(3)0~0.5s,感應(yīng)電動(dòng)勢為:$E=\frac{△B}{△t}Lx=\frac{1-0.5}{0.5}×0.5×1.2=0.6V$
感應(yīng)電流為:$I=\frac{E}{R}=\frac{0.6}{0.5}=1.2A$
mgsin37°=BIL+f
代入解得:B=0.5T,由圖象知t=0時(shí)刻ab開始運(yùn)動(dòng)
答:(1)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)R中的電流大小0.6A及方向d→c;
(2)t>0.5s的某個(gè)時(shí)刻ab下滑速度為0.1m/s.此時(shí)加速度的大小$2.5m/{s}_{\;}^{2}$;
(3)t=0時(shí)ab開始運(yùn)動(dòng)

點(diǎn)評 解答本題的關(guān)鍵要能判斷出棒ab的運(yùn)動(dòng)情況,再運(yùn)用電路知識(shí)、電磁感應(yīng)和力學(xué)知識(shí),分析求解

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

6.某實(shí)驗(yàn)探究小組為了較精確地測量一待測電阻Rx的阻值,利用多用電表粗測出它的阻值,然后再改用伏安法測量,以下是備用器材:
A.多用電表
B.電壓表V1,量程6V,內(nèi)阻約8kΩ
C.電壓表V2,量程15V,內(nèi)阻約10kΩ
D.電流表A1,量程10mA,內(nèi)阻約20Ω
E.電流表A2,量程0.6A,內(nèi)阻約0.5Ω
F.電源電動(dòng)勢E=6V
G.滑動(dòng)變阻器R1,最大阻值10Ω,額定電流為2A
H.滑動(dòng)變阻器R2,最大阻值50Ω,額定電流為0.1A
I.導(dǎo)線、電鍵若干

(1)如圖為多用電表盤,若用×100Ω擋測量電阻,則讀數(shù)為900Ω.
(2)在伏安法測量電阻實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的元器件BDFGI(填器材前面的字母代號(hào)).
(3)在虛線框內(nèi)畫出伏安法測量該電阻時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路圖.
(4)探究小組的同學(xué)合理地連接好電路,交按正確的順序操作,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí),電壓表示數(shù)有變化,電流表示數(shù)為零,故障可能是待測電阻和電流表所在支路斷路.為了檢測故障具體原因,可以先使用多用電表的電壓擋檢測,再在斷電后用多用電表的歐姆擋檢測.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼,做實(shí)驗(yàn)研究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.下表是該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)時(shí)彈力始終未超過彈性限度,彈簧很輕,自身質(zhì)量可以不計(jì).g取10m/s2
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成表格空白處的數(shù)據(jù);并在坐標(biāo)系中作出彈力F跟彈簧伸長量x關(guān)系圖象.
(2)根據(jù)圖象計(jì)算彈簧的勁度系數(shù).
砝碼質(zhì)量m/g0306090120150
彈簧總長度L/cm6.07.28.39.510.611.8
彈力F/N
彈簧伸長x/m

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.一個(gè)T型電路如圖,電路中的電阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω,另有一測試電源,電動(dòng)勢為100V,內(nèi)阻忽略不計(jì),則(  )
A.當(dāng)cd端短路時(shí),ab之間的等效電阻是130Ω
B.當(dāng)ab端短路時(shí),cd之間的等效電阻是130Ω
C.當(dāng)ab端接通測試電源時(shí),cd之間的電壓為80V
D.當(dāng)cd端接通測試電源時(shí),ab之間的電壓為80V

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述:閉合電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小( 。
A.跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比
B.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比
C.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比
D.跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,一個(gè)電子由靜止經(jīng)過加速電壓U的加速后,水平進(jìn)入一平行板偏轉(zhuǎn)電場,進(jìn)入電場時(shí)電子速度與極板平行,最后打至熒光屏上的P點(diǎn),若無偏轉(zhuǎn)電場時(shí)電子打至O點(diǎn).設(shè)OP=x,則x與U的x一U圖象為( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.某學(xué)習(xí)小組在研究電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中做了很多的探究.模型簡化如下:如圖,勻強(qiáng)磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架,框架寬為L,右端接有電阻R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒以v0的初速度沿框架向左運(yùn)動(dòng),棒與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,測得棒運(yùn)動(dòng)的距離為S,則金屬棒在速度為v0時(shí)兩端的電壓U=$\frac{R}{R+r}BL{v_0}$;整個(gè)過程中,流過電阻R的電量q=$\frac{BLS}{R+r}$,電阻R上的焦耳熱Q$\frac{R}{R+r}({\frac{1}{2}mv_0^2-μmgS})$.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.如圖所示為某種測量物體質(zhì)量的裝置示意圖,AB為一均勻的滑動(dòng)變阻器,總阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2 兩個(gè)滑動(dòng)頭,P1 可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng).若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí),可通過電壓傳感器測量出該電壓U的大小.所用彈簧受到外力的大小與形變量的比值恒為已知值k,托盤自身質(zhì)量不可忽略,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.現(xiàn)用該裝置測量待測物體的質(zhì)量mx
(1)簡要說明測量mx的步驟.
(2)若電源內(nèi)阻無法忽略,對上述方法的測量結(jié)果有何影響?
(3)在電源內(nèi)阻無法忽略且未知的情況下,可如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案,測出準(zhǔn)確的mx值?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

6.質(zhì)量m=4.0×105kg的列車從高速鐵路的某車站由靜止出發(fā),經(jīng)過t=300s達(dá)到最高速度v=90m/s.設(shè)此加速過程為勻加速直線運(yùn)動(dòng),求此過程中
(1)列車的加速度大;
(2)列車受到的合力大小.

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同步練習(xí)冊答案