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9.如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m.導(dǎo)軌電阻忽略不計,其間接有固定電阻R=0.40Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.10kg、電阻r=30Ω的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,并獲得U隨時間t的關(guān)系如圖乙所示.求:
(1)金屬桿加速度的大小;
(2)第2s末外力的瞬時功率.

分析 (1)根據(jù)E=BLv、I=ER+r、U=IR得到電阻R兩端的電壓U與速度v的關(guān)系式,由圖象看出,U與t成正比,可得到v與t的關(guān)系,即能證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動.由v-t的表達(dá)式求出加速度.
(2)由加速度求出2s末金屬桿的速度,求出感應(yīng)電流,由F=BIL求出安培力,根據(jù)牛頓第二定律求解外力的大小,由P=Fv求出外力的功率.

解答 解:(1)設(shè)路端電壓為U,金屬桿的運(yùn)動速度為v,則感應(yīng)電動勢E=BLv
通過電阻R的電流:I=ER+r
電阻R兩端的電壓:U=IR=BLRvR+r
由圖乙可得:U=kt,k=0.10V/s
解得:v=kR+rBLRt
加速度為 a=kR+rBLR=1.0m/s2
(2)在2s末,速度v2=at=2.0m/s,電動勢E=BLv2
通過金屬桿的電流 I=ER+r
金屬桿受安培力 F=BIL=B2L2v2R+r
解得:F=7.5×10-2N
設(shè)2s末外力大小為F2,由牛頓第二定律:F2-F=ma
解得:F2=0.175N
故2s末時F的瞬時功率 P=F2v2=0.35W
答:(1)金屬桿的加速度的大小為1m/s2;
(2)第2s末外力F的瞬時功率為0.35W;

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵根據(jù)U與t的關(guān)系,推導(dǎo)出v與t的關(guān)系,掌握導(dǎo)體切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小,以及掌握能量守恒定律.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.某實驗小組用如圖1所示的電路測定電源電動勢E和內(nèi)電阻r,R為電阻箱,電源允許輸出的最大電流為0.5A.實驗室提供的器材如下:電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ),電阻箱(限值范圍0~999.9Ω);開關(guān)、導(dǎo)線若干.

①請根據(jù)圖1的電路圖,在圖2中畫出連線,將實物圖補(bǔ)充完整;
②實驗時,改變電阻箱R的值,記錄下電壓表的示數(shù)U,得到如下表所示的幾組R、U的數(shù)據(jù),并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖3中描出了對應(yīng)的點(diǎn),請補(bǔ)充畫出1U-1R圖線
12345678910
電阻
R/Ω
60.535.220.013.79.95.84.33.52.92.5
電壓
U/V
2.582.432.222.001.781.401.181.050.930.85
③由在圖3中所描的圖象求出電源的電動勢E=2.9V,內(nèi)電阻r=5.5Ω.(保留二位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.如圖所示,現(xiàn)有一個小物塊質(zhì)量為m=80g,帶正電荷q=2×10-4C,與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,現(xiàn)有一個水平向左的勻強(qiáng)電廠E=4×103V/m,且在水平軌道的末端N處連接一光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g=10m/s2,求:
(1)若小物塊恰能運(yùn)動到軌道的最高點(diǎn)L,那么小物塊應(yīng)從距N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放?當(dāng)它運(yùn)動到P點(diǎn)(軌道中點(diǎn))時軌道對它的支持力等于多少?
(2)若小物塊運(yùn)動到N點(diǎn)是,突然撤去電廠,同時加一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,方向垂直直面向里,問能否運(yùn)動到L點(diǎn)?(回答:“能”或“不能”,如果小物塊最后能落回到水平面MN上,則剛到達(dá)MN時小物塊的速度大小為多少?)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.地處西北戈壁灘的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,用長征三號運(yùn)載火箭把我國首顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號”發(fā)射上天,下面關(guān)于“嫦娥一號”和火箭上天的情況敘述正確的是( �。�
A.火箭尾部向外噴氣,噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個作用力,從而使火箭獲得向上的推力
B.火箭的推力是由噴出的氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力,空氣的反作用力作用于火箭而產(chǎn)生的
C.火箭飛出大氣層后,由于沒有了空氣,火箭雖向后噴氣但不會產(chǎn)生推力
D.“嫦娥一號”進(jìn)入月軌道后和月球間存在一對作用力和反作用力

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.如圖,MN、PQ是間距為L的平行光滑金屬導(dǎo)軌,置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場中,M、P間接有一阻值為R的電阻.一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為R2的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置,并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運(yùn)動,不計導(dǎo)軌電阻,則( �。�
A.通過電阻R的電流方向為P→R→M
B.ab兩點(diǎn)間的電壓為BLv
C.a端電勢比b端低
D.外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.一個質(zhì)量m=0.1kg的正方形金屬框總電阻R=0.5Ω,金屬框放在表面絕緣的斜面AA′BB′的頂端(金屬框上邊與AA′重合),自靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB′平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB′重合),設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v,與此對應(yīng)的位移為s,那么v2-s圖象如圖所示,已知勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上,金屬框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,取g=10m/s2,sin53°=0.8;cos53°=0.6.

(1)根據(jù)v2一s圖象所提供的信息,計算出金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時間
(2)求出斜面AA′BB′的傾斜角θ
(3)求勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B的大小
(4)現(xiàn)用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金屬框上,使金屬框從斜面底端BB′(金屬框下邊與BB′重合)由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動,勻速通過磁場區(qū)域后到達(dá)斜面頂端(金屬框上邊與AA′重合).試計算恒力F做功的最小值.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

1.在由靜止開始向上運(yùn)動的電梯里,一測量加速度的小探頭固定在質(zhì)量為1kg的手提包上,上升到某一樓層停止了,采集數(shù)據(jù)并處理分析后列出表:
建立物理模型運(yùn)動規(guī)律勻加速直線勻速直線勻減速直線
時間段(s)0~2.52.5~11.511.5~14.0
平均加速度(m/s20.4000.40
請根據(jù)上表數(shù)據(jù)和所學(xué)知識判斷下列圖象(設(shè)F為手提包對電梯的壓力,g=9.8m/s2)中正確的是( �。�
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.粗糙水平面上方整個空間有一個豎直向下的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E=4×105N/C.一個帶電量q=5×10-8C,質(zhì)量m=2g的絕緣小物塊從粗糙水平面上的O處以初速度v0=2m/s水向右運(yùn)動.物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.如圖1所示.

(1)在所給的方框內(nèi)(圖2)作出小物塊在向右運(yùn)動過程中的受力圖,并將其所受電場力F、摩擦力f的大小填入指定位置.
(2)求出該物塊向右滑動距O點(diǎn)的最大位移Xm(g取10m/s2).

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖,從同一高度以相同的速率分別拋出質(zhì)量相等的三個小球,一個豎直上拋,一個豎直下拋,另一個平拋,則它們從拋出到落地過程中( �。�
A.運(yùn)行的時間相等
B.落地時的機(jī)械能不同
C.重力勢能的變化不同
D.在空中任意時刻三個物體的機(jī)械能相同

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同步練習(xí)冊答案