【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與距離為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接,E、F之間接有電阻R2,已知R112R,R24R.MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落,在下落過(guò)程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長(zhǎng).已知導(dǎo)體棒下落時(shí)的速度大小為v1,下落到MN處時(shí)的速度大小為v2.

(1)求導(dǎo)體棒abA處下落時(shí)的加速度大小.

(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ后棒中電流大小始終不變,求磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ之間的距離hR2上的電功率P2.

(3)若將磁場(chǎng)Ⅱ的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)的速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式.

【答案】123。

【解析】試題分析:(1)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象,棒在磁場(chǎng)I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),導(dǎo)體棒abA下落r/2時(shí),導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,得

式中由各式可得到

2)當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過(guò)磁場(chǎng)II時(shí),若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即

式中

解得

導(dǎo)體棒從MNCD做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),

此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為

根據(jù)能量守恒定律,此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率,即

所以,

3)設(shè)導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)II后經(jīng)過(guò)時(shí)間t的速度大小為

此時(shí)安培力大小為

由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng),

根據(jù)牛頓第二定律,有

即:

由以上各式解得

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于速度、速度變化量和加速度的說(shuō)法中正確的是(  )

A. 速度變化量越大,加速度一定越大

B. 速度變化量很小,加速度可能很大

C. 加速度越來(lái)越小,速度一定越來(lái)越小

D. 速度方向?yàn)檎铀俣确较蚩赡転樨?fù)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,現(xiàn)有毛玻璃屏A,雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。

(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、A。

(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊,記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù)__________mm,求得相鄰亮紋的間距Δx________mm

(3)已知雙縫間距d2.0×104m,測(cè)得雙縫到屏的距離l0.700m,由計(jì)算公式λ________,求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為________mm。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道12相切于P點(diǎn),軌道2、3相切于Q點(diǎn)如圖所示,則當(dāng)衛(wèi)星分別在12、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( 。

A. 衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率

B. 衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度

C. 衛(wèi)星在軌道1具有的機(jī)械能小于它在軌道2具有的機(jī)械能

D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi),以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v=20cm/s通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行,取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0,在下圖所示的圖線中,能正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是( )

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,物體A和帶負(fù)電的物體B用跨過(guò)定滑輪的絕緣輕繩連接,AB的質(zhì)量分別是m2m,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上,另一端與物體A相連,傾角為θ的斜面處于沿斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,整個(gè)系統(tǒng)不計(jì)一切摩擦。開(kāi)始時(shí),物體B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力F,直到物體B獲得最大速度,且彈簧未超過(guò)彈性限度,則在此過(guò)程中

A. 撤去外力F的瞬間,物體B的加速度為

B. B的速度最大時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為

C. 物體A的最大速度為

D. 物體A、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量大于物體B電勢(shì)能的減少量

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】和量子論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)的是

A. 經(jīng)典力學(xué)

B. 電磁學(xué)

C. 相對(duì)論

D. 信息科學(xué)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力,當(dāng)力剛開(kāi)始作用的瞬間 ( )

A. 物體立即獲得速度

B. 物體立即獲得加速度

C. 物體同時(shí)獲得速度和加速度

D. 由于物體未來(lái)得及運(yùn)動(dòng),所以速度和加速度都為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路,用以測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,使用的實(shí)驗(yàn)器材為:待測(cè)一節(jié)干電池、電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻小于1 Ω)、電流表A1(量程0.6 A,內(nèi)阻不知)、電阻箱(099.99 Ω)、滑動(dòng)變阻器(010 Ω)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、單刀單擲開(kāi)關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小,電流表的內(nèi)阻不能忽略.

(1)該同學(xué)按圖甲連線,閉合開(kāi)關(guān)K,將開(kāi)關(guān)SC接通,通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱,讀取電流表A的示數(shù)為0.20 A、電流表A1的示數(shù)為0.60 A、電阻箱(如圖乙)的示數(shù)為________ Ω,則電流表A的內(nèi)阻為________ Ω.

(2)利用圖甲所示電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟:

①請(qǐng)同學(xué)們按圖甲所示電路在圖丙中的實(shí)物上完成實(shí)驗(yàn)所需的線路連接;

②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K,調(diào)節(jié)電阻箱R,將開(kāi)關(guān)SD,記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù);

③重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②進(jìn)行多次測(cè)量.

(3)圖丁是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的R圖象,由此求出干電池的電動(dòng)勢(shì)E______V、內(nèi)阻r________ Ω.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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