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8.如圖所示,U形導(dǎo)軌固定在水平面上,右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab,ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,金屬棒與導(dǎo)軌圍成正方形,邊長(zhǎng)為L(zhǎng),金屬棒接入電路的電阻為R,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).從t=0時(shí)刻起,加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律為B=kt,(k>0),設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.
(1)求金屬棒滑動(dòng)前,通過(guò)金屬棒的電流的大小和方向;
(2)t為多大時(shí),金屬棒開(kāi)始移動(dòng)?
(3)從t=0時(shí)刻起到金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱多大?

分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,結(jié)合閉合電路歐姆定律,及楞次定律,即可求解;
(2)根據(jù)安培力表達(dá)式,結(jié)合平衡條件,即可求解;
(3)依據(jù)焦耳定律,即可求解.

解答 解:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律,則有:E=BtS=kL2
由閉合電路歐姆定律,則有:I=ER
得:I=kL2R
根據(jù)楞次定律,則有方向:由a到b;            
(2)由于安培力F=BIL∝B=kt∝t,隨時(shí)間的增大,安培力將隨之增大.當(dāng)安培力增大到等于最大靜摩擦力時(shí),ab將開(kāi)始向左移動(dòng).    
這時(shí)有:kt•\frac{{k{L^2}}}{R}•L=μmg
解得:t=\frac{μmgR}{{{k^2}{L^3}}}
(3)由Q=I2Rt
得:Q={(\frac{{k{L^2}}}{R})^2}•R•\frac{μmgR}{{{k^2}{L^3}}}=μmgL
答:(1)金屬棒滑動(dòng)前,通過(guò)金屬棒的電流的大小\frac{k{L}^{2}}{R}和方向由a到b;
(2)t為\frac{μmgR}{{k}^{2}{L}^{3}}時(shí),金屬棒開(kāi)始移動(dòng);
(3)從t=0時(shí)刻起到金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱μmgL.

點(diǎn)評(píng) 考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律及焦耳定律,掌握安培力的表達(dá)式,理解平衡條件的應(yīng)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.在做《測(cè)定金屬的電阻率》的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要對(duì)金屬絲的電阻進(jìn)行測(cè)量,已知金屬絲的電阻值Rx約為20Ω.一位同學(xué)想用伏安法對(duì)這個(gè)電阻的阻值進(jìn)行比較精確的測(cè)量,想使被測(cè)電阻Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大.他可選用的器材有:
電源E:電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻為1.0Ω;
電流表 A:量程0.6A,內(nèi)阻約為0.50Ω;
電壓表 V:量程10V,內(nèi)阻約為10kΩ;
滑動(dòng)變阻器R:最大電阻值為5.0Ω;
開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干.
①根據(jù)上述條件,測(cè)量時(shí)電流表應(yīng)采用外接法.(選填“外接法”或“內(nèi)接法”)
②在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
③若在上述實(shí)驗(yàn)中,電流表的示數(shù)為I,電壓表的示數(shù)為U,且電流表內(nèi)阻RA、電壓表內(nèi)阻RV均為已知量,用測(cè)量量和電表內(nèi)阻計(jì)算金屬絲電阻的表達(dá)式Rx=\frac{{U{R_V}}}{{{R_V}I-U}}

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

19.“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲.改變砂和砂桶質(zhì)量,重新測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度,多次測(cè)量后得到小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表(小車質(zhì)量保持不變).
F/N0.200.400.600.801.00
a/(m•s-20.100.210.300.390.51

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙坐標(biāo)圖上作出a-F圖象;
②由圖象得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是小車的質(zhì)量不變時(shí),小車的加速度與它所受的力成正比.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

16.兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距L=2m,頂端接阻值R=9Ω的電阻.質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=lΩ的金屬棒在磁場(chǎng)邊界上方某處由靜止釋放,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=IT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁場(chǎng)足夠大,如圖所示,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),流過(guò)電阻R的電流方向;
(2)金屬棒運(yùn)動(dòng)的最大速度;
(3)金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí),電阻R消耗的熱功率.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.如圖所示,a、b燈分別標(biāo)有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)R,能使a、b都正常發(fā)光.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)后重做實(shí)驗(yàn),則( �。�
A.閉合開(kāi)關(guān),a將慢慢亮起來(lái),b立即發(fā)光
B.閉合開(kāi)關(guān),a、b同時(shí)發(fā)光
C.閉合開(kāi)關(guān)穩(wěn)定時(shí),a、b亮度相同
D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān),a逐漸熄滅,b燈閃亮一下再熄滅

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

13.傳統(tǒng)雜技表演中有一個(gè)節(jié)目叫做“水流星”,節(jié)目表演時(shí),盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)杯子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),杯里面的水也不流出來(lái),這是因?yàn)椋ā 。?table class="qanwser">A.水處于失重狀態(tài),不受重力的作用了B.水受平衡力作用,合力為0C.最高點(diǎn)時(shí)杯子中的水運(yùn)動(dòng)速度很大,重力小于或等于向心力D.杯子特殊,杯底對(duì)水有吸力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

20.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)中不需要(填需要或不需要)用天平測(cè)量重物的質(zhì)量m.開(kāi)始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候,接通電源和松開(kāi)紙帶的順序應(yīng)該是先接通電源.
(2)供選擇的重物有以下四個(gè),應(yīng)選擇C.
A.質(zhì)量為100g的木球
B.質(zhì)量為10g的砝碼 
C.質(zhì)量為200g的砝碼
D.質(zhì)量為10g的塑料球
(3)使用質(zhì)量為m的重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示,紙帶上所打的點(diǎn)記錄了物體在不同時(shí)刻的位置,紙帶的左端與重物相連.設(shè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T,且O為打下的第一個(gè)點(diǎn).當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)“3”時(shí),物體的動(dòng)能表達(dá)式為\frac{{m{{({s_4}-{s_2})}^2}}}{{8{T^2}}}

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

17.如圖所示,粗糙的水平面上靜止放置三個(gè)質(zhì)量均為m的木箱,相鄰兩木箱的距離均為l.工人用沿水平方向的力推最左邊的木箱使之向右滑動(dòng),逐一與其它木箱碰撞.每次碰撞后木箱都粘在一起運(yùn)動(dòng).整個(gè)過(guò)程中工人的推力不變,最后恰好能推著三個(gè)木箱勻速運(yùn)動(dòng).已知木箱與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.設(shè)碰撞時(shí)間極短,求第一次碰撞和第二次碰撞中木箱損失的機(jī)械能之比.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

18.如圖所示,有兩根長(zhǎng)均為L(zhǎng)、質(zhì)量均為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b,其中a被水平放置在傾角為45°的絕緣光滑斜面上,b被水平固定在斜面的右側(cè),且與a在同一水平面上,a、b相互平行.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以大小為I的同向電流時(shí),a恰能在斜面上保持靜止.則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為\frac{mg}{IL},若使b豎直向下移動(dòng)一小段距離,則a將沿斜面下移(選填“沿斜面上移”、“沿斜面下移”或“仍保持靜止”).

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同步練習(xí)冊(cè)答案