如圖甲所示,兩根足夠長、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30?角,上端連接阻值R=1.5Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強(qiáng)磁場中,該勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。(g=10m/s2)
(1)保持ab棒靜止,在0~4s內(nèi),通過金屬棒ab的電流多大?方向如何?
(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點(diǎn)施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求當(dāng)t=2s時,外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金屬棒將由靜止開始下滑,這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計(jì)算機(jī),在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后,記下該時刻棒的位置,測出該位置與棒初始位置相距2.4m,求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)方向由a→b (2) 方向沿導(dǎo)軌斜面向上 (3)
【解析】
試題分析:(1)在0~4s內(nèi),由法拉第電磁感應(yīng)定律:
由閉合電路歐姆定律:,方向由a→b
(2)當(dāng)t=2s時,ab棒受到沿斜面向上的安培力
對ab棒受力分析,由平衡條件:
,方向沿導(dǎo)軌斜面向上
(3)ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,有:
產(chǎn)生的感應(yīng)電流
棒下滑至速度穩(wěn)定時,棒兩端電壓也恒定,此時ab棒受力平衡,有:
解得:
由動能定理,得
∴
考點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律 閉合電路歐姆定律 物體平衡條件的應(yīng)用 動能定理
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科目:高中物理 來源:2015屆福建省高二上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題
下列選項(xiàng)中的各圓環(huán)大小相同,所帶電荷量已在圖中標(biāo)出,且電荷均勻分布,各圓環(huán)間彼此絕緣。 坐標(biāo)原點(diǎn)處電場強(qiáng)度最大的是( )
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科目:高中物理 來源:2015屆浙江省寧波市八校高二上學(xué)期期末聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖所示,勻強(qiáng)電場水平向右,虛線右邊空間存在著方向水平、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,虛線左邊有一固定的光滑水平桿,桿右端恰好與虛線重合。有一電荷量為q、質(zhì)量為m的小球套在桿上并從桿左端由靜止釋放,帶電小球離開桿的右端進(jìn)入正交電、磁場后,開始一小段時間內(nèi),小球 ( )
A.可能做勻加速直線運(yùn)動
B.一定做變加速曲線運(yùn)動
C.重力勢能可能增大
D.電勢能可能增大
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科目:高中物理 來源:2015屆河北省邯鄲市高二上學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,三個完全相同的帶電粒子a、b、c,以不同的速率對準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場,其運(yùn)動軌跡如圖。若帶電粒子只受磁場力的作用,則下列說法正確的是
A.a粒子動能最大
B.c粒子速率最大
C.c粒子在磁場中運(yùn)動時間最短
D.它們做圓周運(yùn)動的周期Ta<Tb<Tc
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科目:高中物理 來源:2015屆河北省邯鄲市高二上學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖,一火警器的一部分電路示意圖,其中Rt為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(其電阻值隨溫度的升高而減。,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器Rt所在處出現(xiàn)火情時,電流表的電流I及a、b兩端的電壓U的變化情況是
A.I變大,U變大
B.I變小,U變小
C.I變小,U變大
D.I變大,U變小
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科目:高中物理 來源:2015屆河北省高二上學(xué)期第四次調(diào)研考試物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題
溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家電產(chǎn)品中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化的特性工作的.如圖甲中,電源的電動勢E=9.0 V,內(nèi)電阻可忽略不計(jì);G為靈敏電流表,內(nèi)阻Rg保持不變;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙的R?t圖線所示,閉合開關(guān),當(dāng)R的溫度等于20 ℃時,電流表示數(shù)I1=2 mA,
(1)電流表G的內(nèi)阻Rg=________Ω;
(2)當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時,熱敏電阻R的溫度是________℃.
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科目:高中物理 來源:2015屆河北省高二上學(xué)期第四次調(diào)研考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為,原線圈接在電壓為的正弦式交流電源上,副線圈連接理想交流電壓表V、理想交流電流表A、理想二極管D和電容器C。則下列說法中正確的是
A.電壓表的示數(shù)為10V
B.穩(wěn)定后電流表的讀數(shù)為零
C.電容器不斷地充電和放電,所帶電荷量不斷變化
D.電容器不斷地充電和放電,電容器兩極板間電勢差不斷變化
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科目:高中物理 來源:2015屆河北省石家莊市高二上學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題
如圖所示,電流表、電壓表均為理想電表,電源內(nèi)阻不能忽略,當(dāng)變阻器R2的滑片向右滑動時,電壓表V1的變化量和電流表A的變化量的比值為K1,電壓表V2的變化量和電流表A的變化量的比值為K2,則( )
A.K1變小
B.K2變大
C.K2的絕對值大于K1的絕對值
D.K2的絕對值小于K1的絕對值
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科目:高中物理 來源:2015屆江西省贛州市高二上期末聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:選擇題
在如圖所示電路中,當(dāng)滑動變阻器滑片P向下移動時,則( )
A.A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮
B.A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗
C.A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗
D.A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮
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