练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    19．如图所示，倾角θ=30°的光滑倾斜导轨（足够长）与光滑水平导轨连接．轨道间距为L=1m，电阻忽略不计．水平向右大小为B=1T的匀强磁场仅分布在水平导轨平面所在区域；垂直于倾斜导轨平面向下，同样大小的匀强磁场仅分布在倾斜导轨平面所在区域．现将两根质量均为m=0.2kg，电阻均为R=1Ω的相同导体棒ab、cd，垂直于导轨分别置于水平轨道上和倾斜轨道的顶端，并同时静止释放．（g=10m/s2）
    （1）求导体棒cd沿倾斜导轨下滑的最大速度vm的大小；
    （2）若已知从开始运动到cd棒刚达到最大速度的过程中，ab棒产生的焦耳热Q1=0.55J，求该过程中通过cd棒横截面的电荷量q．

    分析 （1）从静止释放金属棒a，先做加速运动，随着速度增大，棒产生的感应电动势和感应电流增大，合力减小，加速度减小，由于导轨的倾斜部分足够长，所以金属棒在进入水平轨道前做匀速运动，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件求出匀速运动时的速度．
    （2）开始运动到cd棒达到最大速度的过程中，ab棒上产生的焦耳热Q1=0.55J，结合（1）中结果已经求出此时棒的速度，即可求得棒下滑的高度，然后根据：q=$\frac{△Φ}{{R}_{总}}$，求出该过程中通过cd棒横截面的电量q．

    解答 解：（1）对ab棒受力分析知，ab棒始终处于静止状态．
    由于轨道倾斜部分足够长，金属棒在进入水平轨道前做匀速运动，电路的总电阻为2R，设金属棒cd做匀速运动的速度为vm，棒中的电动势E，电路中的电流为I，则：
     mgsinθ-F安=0  …①
     F安=BIL …②
     I=$\frac{BL{v}_{m}}{2R}$…③
    由①②③解得：vm=2m/s；
    （2）设从开始运动到cd棒刚达到最大速度的过程中cd棒下滑的距离为x．
    对整个系统分析，由能量守恒得：
     mgsinθ•x=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$+2Q1；
    而：Q1=0.55J
    解得：x=1.5m
    该过程中的平均电动势：$\overline{E}$=BL$\overline{v}$
    平均感应电流 $\overline{I}$=$\frac{\overline{E}}{2R}$
    则通过cd棒横截面的电荷量：q=$\overline{I}$•t=$\frac{BL\overline{v}t}{2R}$=$\frac{BLx}{2R}$=$\frac{1×1×1.5}{2}$C=0.75C
    答：
    （1）导体棒cd沿倾斜导轨下滑的最大速度vm的大小是2m/s；
    （2）该过程中通过cd棒横截面的电量是0.75C．

    点评 本题分析时，一定要注意题中条件：导轨的倾斜部分和水平部分都足够长，分析知道在斜轨上棒最终匀速运动，在水平轨道上最终静止，再运用电磁感应的规律和力学知识求解．

    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：选择题

    8．在5min内，经过导体横截面的电荷量为5C，导体的电阻为60Ω，则加在导体两端的电压为（　　）
    A．1VB．60VC．3600VD．5V

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    10．如图，实线为电场线，虚线为等势面且相邻两等势面的电势差相等，一正电荷在等势面φ3上时具有动能20J，它运动到等势面φ1上时，速度恰好为零，那么该电荷运动到等势面φ2时的动能为10J．令φ2=0，当该电荷的电势能为4J时，其动能大小为6J．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    7．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条等势线，相邻两等势线之间的电势差相等，实线为一带正电的微粒仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，P、Q相比（　　）
    A．带电粒子在Q点的加速度较大B．带电粒子在P点的加速度较大
    C．带电粒子在Q点的电场较强D．带电粒子在P点的电场较强

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    14．在探究平行板电容器的电容和哪些因素有关的实验中：
    （1）我们通过实验得出：平行板电容器的两板之间的正对面积越大，电容越大；板间距离越大，电容越小；插入电介质后电容变大．（选填“大”、“小”）．
    （2）在探究过程中应用到的科学方法是控制变量法．（选填“替代法”、“等效法”、“控制变量法”）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    4．平抛运动的轨迹是抛物线；平抛运动可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    11．如图所示，QA=3×10-12 C，QB=-3×10-12 C，A、B相距 6cm，在水平方向的外加电场作用下，A、B保持静止，且悬线均处于竖直方向，则A、B连线中点处的场强为52.5N/C．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    8．关于质点和参考系，下列说法中正确的是（　　）
    A．质点就是体积很小的点
    B．研究人造地球卫星绕地球一周的时间时，卫星可以被看作质点
    C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述江水的运动
    D．我们常说“太阳东升西落”，是以地球为参考系描述太阳的运动

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    9．根据情景，下列正确的是（　　）
    A．甲图中A物体受到静摩擦力方向向右
    B．乙图中B物体受A的摩擦力方向向右
    C．丙图中物体的摩擦力向左
    D．丁图中B可以处于静止状态（AB间粗糙）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案