【題目】如圖1所示,兩條平行光滑水平導(dǎo)軌間距為L,左側(cè)彎成豎直面內(nèi)的四分之一圓弧,其半徑也為L,右側(cè)折成傾斜導(dǎo)軌,其傾角為θ=45°。導(dǎo)軌水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖2所示。導(dǎo)體棒ab固定在圓弧導(dǎo)軌最高點(diǎn),cd固定在水平導(dǎo)軌上,與圓弧底端相距為2L,導(dǎo)體棒ab、cd長(zhǎng)均為L、電阻均為R,質(zhì)量分別為m2m。從0時(shí)刻開始,靜止釋放導(dǎo)體棒ab,當(dāng)ab到達(dá)圓弧底端時(shí)立即釋放導(dǎo)體棒cd。不計(jì)導(dǎo)軌電阻和空氣阻力,已知L=1mR=0.5,m=1kgg=10 m/s2,B0=2T。求:

(1)導(dǎo)體棒ab在圓弧導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中導(dǎo)體棒cd產(chǎn)生的焦耳熱Q

(2)若水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),且兩棒在水平導(dǎo)軌上不會(huì)相撞,則兩棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中通過導(dǎo)體棒截面的電荷量q是多少;

(3)(2)的條件下,若傾斜導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),且導(dǎo)體棒落在傾斜導(dǎo)軌上立即被鎖定,求導(dǎo)體棒ab、cd最終靜止時(shí)的水平間距X。

【答案】(1);(2)(3)

【解析】

(1)已知物體自由下降高度為所用時(shí)間為 ,比較可知導(dǎo)體棒 到達(dá)圓弧底端前磁場(chǎng)已經(jīng)恒定,則 在圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生焦耳熱的時(shí)間

又由

聯(lián)立①②③,解得

(2)導(dǎo)體棒 到達(dá)圓弧底端的速度滿足

由題意可知,兩根導(dǎo)體棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)滿足系統(tǒng)動(dòng)量守恒,且末速度相同,有

對(duì)導(dǎo)體棒,從靜止到速度為,由動(dòng)量定理,有

聯(lián)立⑤⑥⑦,解得

(3)(2)中,由

(其中Δx為兩根導(dǎo)體棒相對(duì)位移)

解得

導(dǎo)體棒拋出后, 空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間

水平分位移

此過程中導(dǎo)體棒水平方向分速度相同,因此水平分位移相同,有

滿足

故導(dǎo)體棒落在傾斜導(dǎo)軌后導(dǎo)體棒仍在水平導(dǎo)軌上,兩根導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌再次構(gòu)成閉合回路,對(duì)導(dǎo)體棒,設(shè)其接下來在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的對(duì)地位移為,由動(dòng)量定理有

解得

滿足

故導(dǎo)體棒最終靜止在水平導(dǎo)軌上,與導(dǎo)體棒水平間距

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖所示的多用電表測(cè)量電阻,要用到選擇開關(guān)K和兩個(gè)部件ST。請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量:

①旋動(dòng)部件________,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的"0"刻線。

②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×l00"的位置。

③將插入""、""插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件_______,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的________ (填"0刻線""∞刻線")。

④將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小。為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按_______的順序避行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量。

A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×1k"的位置

B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×10"的位置

C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩恨引線相接

D.將兩表筆短接,旋動(dòng)合適部件,對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平行板電容器水平放置,開關(guān)S斷開,電源通過二極管給電容器充電,一帶電粒子從上、下極板左側(cè)正中央的O點(diǎn)以一定速度平行于極板射入,恰好從下極板右側(cè)邊緣飛出,不計(jì)粒子自身重力和空氣阻力,極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),若粒子打到極板上即被吸收。以下情形,保持入射點(diǎn)O的位置不變,其中說法正確的是(  )

A.將開關(guān)保持閉合,若上極板稍向下移動(dòng),要求粒子仍能從下極板右側(cè)邊緣飛出,則需要增大入射速度

B.將開關(guān)保持閉合,若將下極板稍向上移動(dòng),粒子在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢(shì)能減少量變小

C.開關(guān)保持?jǐn)嚅_,若上極板稍向下移動(dòng),粒子仍能從極板右端射出

D.開關(guān)保持?jǐn)嚅_,若將上極板稍向上移動(dòng),粒子會(huì)打到下極板上

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于分子的下列說法,正確的是(  )

A.我們將充滿氣的氣球壓扁時(shí)需要用力,這是因?yàn)榉肿娱g存在斥力的緣故

B.某個(gè)氣體分子在高溫狀態(tài)時(shí)的速率不可能與低溫狀態(tài)時(shí)相等

C.兩分子從相距無窮遠(yuǎn)到無窮近的過程中,分子間的合力先增大后減小再增大

D.分子甲固定不動(dòng),分子乙由較遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近直到平衡位置,在這一過程中,分子力先對(duì)乙做正功,再對(duì)乙做負(fù)功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)對(duì)其施加一恒力,且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變,則( 。

A.質(zhì)點(diǎn)一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)

C.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量相同D.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,軌道ABCDAB段為一半徑R1 m圓形軌道,BC段為高為h5 m的豎直軌道,CD段為水平軌道。一質(zhì)量為0.2 kg的小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),離開B點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),由于存在摩擦力的緣故小球在圓弧軌道上的速度大小始終為2 m/sg10 m/s2)。求:(取π3

(1)小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到水平軌道的時(shí)間;

(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力的大小和方向。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L=2m、寬為d=1m的金屬“U”型軌導(dǎo),在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為λ=0.1Ω/m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取g=10m/s2).

1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況;

2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;

3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖a所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”

(1)下列物理量需要測(cè)量的是________、通過計(jì)算得到的是_______(填寫代號(hào))

A.重錘質(zhì)量 B.重力加速度 C.重錘下落的高度

D.與下落高度對(duì)應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度

(2)設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T、重力加速度為g.圖b是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶,A、BC、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn).根據(jù)測(cè)得的s1、s2、s3、s4寫出重物由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能減少量的表達(dá)式__________,動(dòng)能增量的表達(dá)式__________.由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功,所以該實(shí)驗(yàn)的動(dòng)能增量總是__________(填大于、等于小于)重力勢(shì)能的減小量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)木箱原來靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個(gè)小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量。現(xiàn)使木箱獲得一個(gè)向右的初速度v0,則(  )

A. 小木塊和木箱最終都將靜止

B. 小木塊最終將相對(duì)木箱靜止,二者一起向右運(yùn)動(dòng)

C. 小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞,而木箱一直向右運(yùn)動(dòng)

D. 如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對(duì)木箱靜止,則二者將一起向左運(yùn)動(dòng)

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