练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    （2013?合肥模拟）如图所示，相距为L的平行金属导轨ab、cd与水平面成θ角，导轨两端分别接有 阻值均为2R0的电阻R1，R2，两导轨间有方向垂直轨道平面斜向上的匀强磁场，磁感应 强度为B．质量为m、阻值为R0的导体棒MN放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好 接触，它们之间的动摩擦因数为μ．重力加速度为g．棒由静止下滑，最终达到稳定状态 时速度恒定．
    （1）求金属棒下滑后，当通过电阻R1的电量为q1时，金属棒减 少的重力势能；
    （2）金属棒加速下滑的某段时间内，电阻R1上产生的焦耳热 为Q1，求在这段时间内金属棒克服安培力做的功；
    （3）求金属棒达到稳定状态时的速度vm．
    分析：（1）根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式q=I△t求出棒下滑的距离，即可求得金属棒减少的重力势能．
    （2）电阻R1上产生的焦耳热为Q1时，电阻R2上产生的焦耳热也为Q1，金属棒上产生的热量为2Q1，金属棒克服安培力做的功等于整个电路产生的总热量．
    （3）推导出安培力与速度的关系式，由平衡条件求解最大速度．
    解答：解：（1）在这段时间内金属棒下滑的距离为x，通过金属棒的电量为：q=2q1，
    回路中的总电阻为：R=2R0
    通过金属棒的电量为：q=I△t=
    E
    2R0
    ?△t=
    △  φ
    △t
    ?
    1
    2R0
    △t=
    BLx
    2R0

    则得：x=
    4R0q1
    BL
     
    金属棒下滑的高度为：h1=xsinθ=
    4R0q1sinθ
    BL

    所以金属棒减少的重力势能为：△Ep=mgh1=
    4mgR0q1sinθ
    BL

    （2 ）电阻R1上产生的焦耳热为Q1时，电阻R2上产生的焦耳热也为Q1．
    R1和R2热功率均为：P1=I
     
    2
    1
    ?2R0，金属棒上的热功率为：P2=（2I1）2?R0=2P1
    所以金属棒上产生的热量为2Q1，回路中产生的总焦耳热：Q=4Q1，
    根据金属棒克服安培力做的功等于整个电路产生的总热量，得知金属棒克服安培力做的功：W=4Q1，
    （3）金属棒达到稳定状态时感应电动势：Em=BLvm
    通过金属棒的电流：Im=
    BLvm
    2R0

    金属棒受到的安培力：F安m=BImvm=
    B2L2vm
    2R0
    金属棒合力为零：mgsinθ-μmgcosθ-F安m=0
    得：vm=
    2mgR0(sinθ-μcosθ)
    B2L2

    答：（1）金属棒下滑后，当通过电阻R1的电量为q1时，金属棒减少的重力势能为
    4mgR0q1sinθ
    BL
    ；
    （2）在这段时间内金属棒克服安培力做的功为4Q1，
    （3）金属棒达到稳定状态时的速度vm为
    2mgR0(sinθ-μcosθ)
    B2L2
    ．
    点评：解决本题关键要正确推导安培力与感应电量的表达式，正确分析电路中能量如何转化．
    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：

    （2013?合肥模拟）一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员在该行星表面用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，当物体处于竖直静止状态时，弹簧测力计的示数为F，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?合肥模拟）如图所示，细线连接着A球，轻质弹簧两端连接着质量相等的A、B球，在倾角为θ的光 滑斜面体C上静止，弹簧与细线均平行于斜面．C的底面粗糙，在水平地面上能始终保 持静止，在细线被烧断后的瞬间，下列说法正确的是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?合肥模拟）如图所示，A、B两小球离光滑地面髙度均为h=5m，相距 l=4.8m，将A以大小为2m/s的初速v0向B水平抛出的同 时，B自由下落．A、B与地面发生弹性碰撞前后，水平分速度 不变，竖直分速度大小不变、方向相反．B球质量m=0.2kg，不 计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，g=10m/s2．B球第一次与地相碰的过程中，合力对B球的冲量大小I及A、B第一次相碰时，B球离地高度H为（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?合肥模拟）如图甲所示，水平地面上有一静止平板车，车上放一物 块，物块与平板车表面间的动摩擦因数为0.2，t=0时，车受水芊外力作用开始沿水平面做直线运动，其v-t 图象如图乙所示t=12s后车静止不动．平板车足够 长，物块不会从车上掉下，g取10m/s2．关于物块的运动，以下描述正确的是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?合肥模拟）空间中有一个正方体，在正方体的d和g两顶点处分别固定着等量异种点电荷，如图所示．现在各顶点间移动一正试探电荷，关于该试探电荷所受的电场力大小和具有的电势能、以下判断正碗的是（　　）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案