练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，导轨间距为L=1m，导轨平面与水平面夹角为θ=30°，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R=3Ω，导体棒ab垂直于导轨放置，除灯泡外其它电阻不计．两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为B=T，方向垂直于导轨所在平面向上．将导体棒从静止释放，当导体棒的速度v=2.4m/s时通过灯泡电量q=0.9C．随着导体棒的下滑，其位移x随时间t的变化关系趋近于x=3t-1.6．g=10m/s2．求：
    （1）导体棒的质量m；
    （2）当导体棒速度为v=2.4m/s时，灯泡产生的热量Q；
    （3）为了提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率，试通过计算提出两条可行的措施．

    【答案】分析：（1）根据导体棒下滑的位移x随时间t的变化关系x=3t-1.6，由数学知识可求出导体棒运动的最大速度，最大速度时，导体棒做匀速直线运动，重力沿斜面向下的分力与安培力平衡，由平衡条件可求出导体棒的质量．
    （2）根据感应电量的公式q==，可求出导体棒速度为v=2.4m/s时下滑的位移x，在这个过程中，导体棒的重力势能减小，转化为灯泡的内能和导体棒的动能，由能量守恒定律可求出灯泡产生的热量Q；
    （3）根据功能关系得到灯泡功率的表达式，再从理论上分析提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率的方法．
    解答：解：（1）由题，导体棒的位移随时间变化关系趋近于x=3t-1.6，由数学知识得知，这是直线方程，其斜率大小等于速度，则得导体棒运动最大速度vm=3m/s．
    此时导体棒做匀速直线运动，则有：
    代入数据化简得：m=1kg 
    （2）设导体棒下滑距离为x时速度为v=2.4m/s，在此过程中通过灯泡的电量：q=，
    根据能量守恒定律得：

    代入数据化简得：Q=10.62J    
    （3）小灯泡的最大功率为：此时又有：
    化简得：
    因此，提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率的措施有：增大导体棒的质量、增加导轨平面的倾角、换电阻较大的灯泡、减小磁场、减小导轨间距离．
    答：（1）导体棒的质量m为1kg；
    （2）当导体棒速度为v=2.4m/s时，灯泡产生的热量Q是10.62J；
    （3）提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率的措施有：增大导体棒的质量、增加导轨平面的倾角、换电阻较大的灯泡、减小磁场、减小导轨间距离．
    点评：本题的突破口是：位移的解析式x=3t-1.6，根据数学知识可求出导体棒的最大速度，同时，对导体棒的运动过程要会分析，而导体棒稳定时做匀速运动，可从力和能量两个角度研究．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2011?宿迁三模）如图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，导轨间距为L=1m，导轨平面与水平面夹角为θ=30°，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R=3Ω，导体棒ab垂直于导轨放置，除灯泡外其它电阻不计．两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为B=
    		5
    T，方向垂直于导轨所在平面向上．将导体棒从静止释放，当导体棒的速度v=2.4m/s时通过灯泡电量q=0.9
    		5
    C．随着导体棒的下滑，其位移x随时间t的变化关系趋近于x=3t-1.6．g=10m/s2．求：
    （1）导体棒的质量m；
    （2）当导体棒速度为v=2.4m/s时，灯泡产生的热量Q；
    （3）为了提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率，试通过计算提出两条可行的措施．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2012?奉贤区二模）如图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，导轨间距为L=1m，导轨平面与水平面夹角为θ=30°，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R=2Ω，导体棒ab垂直于导轨放置，除灯泡外其它电阻不计．两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T，方向垂直于导轨所在平面向上．将导体棒从静止释放，在导体棒的速度v达到2m/s的过程中通过灯泡的电量q=2C．随着导体棒的下滑，其位移x随时间t的变化关系趋近于x=4t-2（m）．取g=10m/s2，求：
    （1）导体棒的质量m；
    （2）当导体棒速度为v=2m/s时，灯泡产生的热量Q；
    （3）辨析题：为了提高ab棒下滑过程中小灯泡的最大功率，试通过计算提出两条可行的措施．
    某同学解答如下：小灯泡的最大功率为P=
    (BLvm)2R
    （其中vm为下滑的最大速度），因此提高ab棒下滑过程中小灯泡的最大功率的措施有：增大磁感应强度B、…．由此所得结果是否正确？若正确，请写出其他两条可行的措施；若不正确，请说明理由并给出正确的解答．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab沿导轨下滑到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨及金属棒电阻不计，要使灯泡在棒稳定运动状态下的电功率为2P，则应（　　）
    A、将导轨间距变为原来的
    		2
    倍
    B、换一电阻减半的灯泡
    C、换一质量为原来
    		2
    倍的金属棒
    D、将磁场磁感应强度B加倍

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2011年江苏省宿迁市高考物理模拟试卷（一）（解析版） 题型：解答题

    如图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，导轨间距为L=1m，导轨平面与水平面夹角为θ=30°，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R=3Ω，导体棒ab垂直于导轨放置，除灯泡外其它电阻不计．两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为B=T，方向垂直于导轨所在平面向上．将导体棒从静止释放，当导体棒的速度v=2.4m/s时通过灯泡电量q=0.9C．随着导体棒的下滑，其位移x随时间t的变化关系趋近于x=3t-1.6．g=10m/s2．求：
    （1）导体棒的质量m；
    （2）当导体棒速度为v=2.4m/s时，灯泡产生的热量Q；
    （3）为了提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率，试通过计算提出两条可行的措施．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案