12.半徑為a右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿,單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置,整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開始,桿的位置由θ確定,如圖所示.求:
(1)θ=0時(shí),桿受的安培力;
(2)θ=$\frac{π}{3}$時(shí),桿受的安培力.

分析 根據(jù)幾何關(guān)系求出此時(shí)導(dǎo)體棒的有效切割長(zhǎng)度,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出電動(dòng)勢(shì),求出總電阻,進(jìn)一步求出桿中的電流,即可算出安培力的大。

解答 解:(1)當(dāng)θ=0時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv=2Bav
由于單位長(zhǎng)度電阻均為R0.所以整個(gè)電路的總電阻為為:R=(2+π)aR0
桿中電流為為:I=$\frac{E}{R}$
桿受的安培力大小為:F=BIL=B•2a•$\frac{E}{R}$
聯(lián)立得為:F=$\frac{4{B}^{2}av}{(2+π){R}_{0}}$
(2)當(dāng)θ=$\frac{π}{3}$時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系得出此時(shí)導(dǎo)體棒的有效切割長(zhǎng)度是a,所以桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為:E′=Bav
整個(gè)電路的總電阻是:R′=($\frac{5}{3}$π+1)aR0
桿中電流為:I′=$\frac{E′}{R′}$
所以桿受的安培力大小為:F′=BI′a
聯(lián)立得:F′=$\frac{3{B}^{2}av}{(3+5π){R}_{0}}$
答:(1)θ=0時(shí),桿受的安培力為$\frac{4{B}^{2}av}{(2+π){R}_{0}}$;
(2)θ=$\frac{π}{3}$時(shí),桿受的安培力為$\frac{3{B}^{2}av}{(3+5π){R}_{0}}$.

點(diǎn)評(píng) 電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合問題,關(guān)鍵是弄清電源和外電路的構(gòu)造,然后根據(jù)電學(xué)知識(shí)進(jìn)一步求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示為新一代炊具--電磁爐,無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等,是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在.電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時(shí),即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物.下列相關(guān)說法中正確的是( 。
A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的
B.恒定磁場(chǎng)越強(qiáng),電磁爐的加熱效果越好
C.鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的
D.提高磁場(chǎng)變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊在水平面上向左撞向彈簧,當(dāng)滑塊將彈簧壓縮了x0時(shí)速度減小到零,然后彈簧又將滑塊向右推開.已知彈簧的勁度系數(shù)為k,滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,整個(gè)過程彈簧未超過彈性限度,則( 。
A.滑塊向左運(yùn)動(dòng)過程中,始終做減速運(yùn)動(dòng)
B.滑塊向右運(yùn)動(dòng)過程中,始終做加速運(yùn)動(dòng)
C.滑塊與彈簧接觸過程中最大加速度為$\frac{{k{x_0}+μmg}}{m}$
D.滑塊向右運(yùn)動(dòng)過程中,當(dāng)彈簧形變量x=$\frac{μmg}{k}$時(shí),物體的加速度為零

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

20.(1)在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中,需直接測(cè)量的物理量是重錘下落的高度h,間接測(cè)量的物理量是重錘運(yùn)動(dòng)的速度v.
(2)在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2.實(shí)驗(yàn)選用重錘質(zhì)量為m=1kg,從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶,如果確定O點(diǎn)是重錘開始下落的第1點(diǎn),則此紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm.
紙帶上連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D至第1點(diǎn)O的距離如圖所示,則重錘從O運(yùn)動(dòng)到C,重力勢(shì)能減少5.50J,重錘經(jīng)過C時(shí)的速度為3.30m/s,其動(dòng)能增加5.45J.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示,物體A靠在豎直墻面上,在力F作用下,A、B保持靜止.物體A、B的受力個(gè)數(shù)分別為( 。
A.3、2B.3、4C.4、3D.5、4

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

17.2014年9月24日,“曼加里安”號(hào)火星車成功進(jìn)入火星軌道,印度成為了首個(gè)第一次嘗試探索火星就成功的國(guó)家.火星表面特征非常接近地球,適合人類居住.已知地球的半徑為R,地球表面的重力加速度g,地球的質(zhì)量為火星質(zhì)量的10倍,地球的半徑為火星半徑的2倍,求:
(1)火星表面的重力加速度g;
(2)求火星的第一宇宙速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.下列關(guān)于向心加速度的說法中,不正確的是(  )
A.向心加速度的方向始終與速度的方向垂直
B.向心加速度的方向保持不變
C.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的
D.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的大小不斷變化

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.一般情況下,分子間同時(shí)存在分子引力和分子斥力;若在外力作用下兩分子的間距達(dá)到不能再靠近為止,且甲分子固定不動(dòng),乙分子可自由移動(dòng),則去掉外力后,當(dāng)乙分子運(yùn)動(dòng)到相距很遠(yuǎn)時(shí),速度為v,則在乙分子的運(yùn)動(dòng)過程中(乙分子的質(zhì)量為m)下列說法錯(cuò)誤的是(  )
A.乙分子的動(dòng)能變化量為$\frac{1}{2}$mv2
B.分子力對(duì)乙分子做的功為$\frac{1}{2}$mv2
C.分子引力比分子斥力多做了$\frac{1}{2}$mv2的功
D.分子斥力比分子引力多做了$\frac{1}{2}$mv2的功

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

9.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn):如圖甲所示,在小車A的前端黏有橡皮泥,在小車A后面連著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.

(1)若得到打點(diǎn)紙帶如圖乙所示,并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上,A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn),則應(yīng)選DE段來計(jì)算A和B碰后的共同速度.(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)

(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量為0.40kg,小車B的質(zhì)量為0.20kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得:碰前總動(dòng)量為0.420kg•m/s,碰后總動(dòng)量為0.417kg•m/s.(保留三位有效字)

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