练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网两根相距L=0.5m的足够长的金属导轨如图甲所示放置，他们各有一边在同一水平面上，另一边垂直于水平面．金属细杆ab、cd的质量均为m=50g，电阻均为R=1.0Ω，它们与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计．整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下沿导轨向右运动时，从某一时刻开始释放cd杆，并且开始计时，cd杆运动速度vcd随时间变化的图象如图乙所示（在0～1.0s和2.0～3.0s内，cd做匀变速直线运动）．
    （1）求在0～1.0s时间内，回路中感应电流的大小；
    （2）求在0～3.0s时间内，ab杆在水平导轨上运动的最大速度；
    （3）已知1.0～2.0s内，ab杆做匀加速直线运动，在图丙中画出在0～3.0s内，拉力F随时间变化的图象．（不需要写出计算过程，只需画出图线）
    分析：（1）由图看出，在0～1.0s时间内，cd杆做匀加速直线运动，所受的安培力是恒力，根据速度图象的斜率求出加速度，由牛顿第二定律和安培力公式求解回路中感应电流的大小；
    （2）在2s～3s时间内，cd杆做匀减速直线运动，安培力最大．由图象的斜率求出加速度，根据牛顿第二定律可求出回路中感应电流的大小；由闭合电路欧姆定律
    （3）分段由牛顿第二定律求出拉力，再作出图象．
    解答：精英家教网解：（1）在0-1s时间内，cd杆做匀加速运动，由图可知：
      a1=
    v1-v0
    t
    =
    4-0
    1
    =4.0m/s2
    对cd杆进行受力分析，根据牛顿第二定律有，
     在竖直方向上
      mg-f1=ma1
     在水平方向上
      N1-F安1=0  f1=μN1，F安1=I1LB
    代入数据可得：
       I1=1.2A
    （2）在2-3s时间内，a2=
    v3-v2
    t
    =-4.0m/s2
     在竖直方向上
      mg-f2=-ma2
     在水平方向上
      N2-F安2=0 f2=μN2 ，F安2=I2LB
    代入数据可得：I2=2.8A
    所以  E2=2I2R=5.6A
    又因为 E2=BLvm
    所以  vm=11.2m/s
    （2）在0-1.0s内，F1=0.85N，v1=4.8m/s
      在2.0-3.0s内，F2=1.65N，v2=11.2m/s
      在1-2s内，ab杆做加速度为6.4m/s2的匀加速运动，对ab杆分析根据牛顿第二定律有：
      F-μmg-BIL=ma
    所以 F=1.17+0.8（t-1）
    可得 Fmin=1.17N，Fmax=1.97N
    故画出在0～3.0s内，拉力F随时间变化的图象所示．
    答：
    （1）在0～1.0s时间内，回路中感应电流的大小是1.2A；
    （2）求在0～3.0s时间内，ab杆在水平导轨上运动的最大速度是11.2m/s；
    （3）画出在0～3.0s内，拉力F随时间变化的图象所示．
    点评：本题涉及电磁感应过程中的复杂受力分析，解决这类问题的关键是，根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，然后根据牛顿第二定律求解拉力的大小，进一步根据运动状态列方程求解．
    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：

    精英家教网如图所示，两根相距L=0.5m，处于同一水平面平行金属直导轨，放置在磁感应强度B=2.0T、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端用导线边接一个定值电阻R，一根垂直导轨的金属棒在△t=0.5s时间内，由位置ab匀速滑动到位置a′b′，使闭合电路的磁通量由1.5Wb增大到2.5Wb．
    （1）求在△t时间内闭合电路产生感应电动势大小E；
    （2）若在△t时间内，电路中产生感应电流I=0.5A，求此过程中金属棒受到的安培力大小F．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，两根相距L=0.5m的平行金属足够长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，分界线O1O2右侧为磁感应强度B1=0.6T方向竖直向上的匀强磁场，左侧为磁感应强度为B2=0.4T方向竖直向下的匀强磁场，导轨上横放着两条金属细杆，构成矩形闭合回路，每条金属细杆的质量m=0.2kg，电阻为R=1.5Ω，回路中其余部分电阻可不计．开始时，ef速度为0，给cd一个大小为v0=2.6m/s水平向右的初速度，不计金属细杆与导轨之间的摩擦且接触良好．求：
    （1）金属细杆ef的最大加速度．
    （2）金属细杆，ef的最大速度．
    （3）通过金属细杆ef的最多电荷量．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图甲所示，两根相距L=0.5m且足够长的固定金属直角导轨，一部分水平，另一部分竖直．质量均为m=0.5kg的金属细杆ab、cd始终与导轨垂直且接触良好形成闭合回路，水平导轨与ab杆之间的动摩擦因数为μ，竖直导轨光滑．ab与cd之间用一根足够长的绝缘细线跨过定滑轮相连，每根杆的电阻均为R=1Ω，其他电阻不计．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，现用一平行于水平导轨的恒定拉力F作用于ab杆，使之从静止开始向右运动，ab杆最终将做匀速运动，且在运动过程中，cd杆始终在竖直导轨上运动．当改变拉力F的大小时，ab杆相对应的匀速运动的速度v大小也随之改变，F与v的关系图线如图乙所示．不计细线与滑轮之间的摩擦和空气阻力，g取10m/s2．求：

    （1）杆与水平道轨之间的动摩擦因数μ和磁感应强度B各为多大？
    （2）若ab杆在F=9N的恒力作用下从静止开始向右运动8m时达到匀速状态，则在这一过程中整个回路产生的焦耳热为多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2011-2012学年浙江省高三第一次仿真理科综合物理试卷（解析版） 题型：计算题

    两根相距L=0.5m的足够长的金属导轨如图甲所示放置，他们各有一边在同一水平面上，另一边垂直于水平面。金属细杆ab、cd的质量均为m=0.05kg，电阻均为R=1.0Ω，它们与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下沿导轨向右运动时，从某一时刻开始释放cd杆，并且开始计时，cd杆运动速度随时间变化的图像如图乙所示（在0～1s和2~3s内，对应图线为直线。g=10m/s2 ）。求：

    （1）在0~1s时间内，回路中感应电流I1的大小；

    （2）在0～3s时间内，ab杆在水平导轨上运动的最大速度Vm；

    （3）已知1～2s内，ab杆做匀加速直线运动，写出1～2s内拉力F随时间t变化的关系式，并在图丙中画出在0～3s内，拉力F随时间t变化的图像。（不需要写出计算过程，只需写出表达式和画出图线）

     

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案