练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    5．如图，POQ是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，OP=OQ=L=$\sqrt{3}$m，整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为B=1-8t（T）．一质量为1kg、长为L、电阻为1Ω、粗细均匀的导体棒锁定于OP、OQ的中点a、b位置．当磁感应强度变为B1=0.5T 后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为v=3.6m/s．导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g=10m/s2．求导体棒：
    （1）解除锁定前回路中电流的大小及方向；
    （2）滑到导轨末端时的加速度大小；
    （3）运动过程中产生的焦耳热．

    分析 （1）根据法拉第电磁感应定律列式求解感应电动势大小，根据欧姆定律求解感应电流大小，根据楞次定律和安培定则判断感应电流的方向；
    （2）根据切割公式求解感应电动势，根据欧姆定律求解感应电流，根据安培力公式求解安培力，根据牛顿第二定律列式求解加速度；
    （3）根据能量守恒定律列式求解运动过程中产生的焦耳热．

    解答 解：（1）解除锁定前，感应电动势为：
    E=$\frac{△Φ}{△t}$=S$\frac{△B}{△t}$=$\frac{1}{2}L×Lcos30°×\frac{△B}{△t}$=$\frac{1}{2}×\frac{\sqrt{3}}{2}×（\frac{\sqrt{3}}{2}×cos30°）×8=\frac{3\sqrt{3}}{2}$V；
    感应电流为：I=$\frac{E}{\frac{1}{2}R}$=$\frac{\frac{3}{2}\sqrt{3}V}{\frac{1}{2}Ω}=3\sqrt{3}A$；
    由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针方向；
    （2）滑到导轨末端时的，感应电动势为：E=BLv=0.5×$\sqrt{3}$×3.6=1.8$\sqrt{3}$V，
    感应电流为：I=$\frac{E}{R}=\frac{1.8\sqrt{3}}{1}=1.8\sqrt{3}A$，
    安培力为：F=BIL=0.5×1.8$\sqrt{3}$×$\sqrt{3}$=2.7N；
    根据牛顿第二定律，有：mg-F=ma，
    解得：a=g-$\frac{F}{m}$=10-$\frac{2.7}{1}$=7.3m/s2；
    （3）由能量守恒得：mgh=$\frac{1}{2}$mv2+Q
    h=$\frac{\sqrt{3}}{4}$L
    解得：Q=$\frac{\sqrt{3}mgL}{4}$-$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{\sqrt{3}×1×10×\sqrt{3}}{4}-\frac{1}{2}×1×3．{6}^{2}$=1.02J；
    答：（1）解除锁定前回路中电流的大小为$3\sqrt{3}$A，方向是顺时针；
    （2）滑到导轨末端时的加速度大小为7.3m/s2；
    （3）运动过程中产生的焦耳热为1.02J．

    点评 本题是滑轨问题，关键是结合切割公式、法拉第电磁感应定律公式、欧姆定律公式、安培力公式列式求解，同时要结合牛顿第二定律和能量守恒定律列式求解．

    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：多选题

    18．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，t0时刻汽车进入闹市区，功率立即变为$\frac{P}{2}$，并保持该功率继续行驶．设汽车行驶时所受的阻力恒定，下列关于汽车的速度、牵引力和加速度大小随时间变化图象正确的是（　　）
    A．B．C．D．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    16．如图所示，质量为M的U型金属框M′MNN′，静放在粗糙绝缘水平面上（动摩擦因数为μ），且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．MM′、NN′边相互平行，相距为L，电阻不计且足够长，底边MN垂直于MM′，电阻为r．质量为m的光滑导体棒ab电阻为R，垂直MM′放在框架上，整个装置处于垂直轨道平面向上．磁感应强度大小为B的匀强磁场中．在与ab垂直的水平拉力作用下，ab沿轨道由静止开始做匀加速直线运动，经x距离后撤去拉力，直至最后停下，整个过程中框架恰好没动．若导体棒ab与MM′、NN′始终保持良好接触，求：
    （1）加速过程中通过导体棒ab的电量q；
    （2）导体棒ab的最大速度vm以及匀加速阶段的加速度；
    （3）导体棒ab走过的总位移．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    13．如图所示，在空中由一水平方向的匀强磁场区域，区域的上，下边界的间距为h，磁场的磁感应强度大小为B．有-长度为L，宽度为b（b＜h）、电阻为R、质量为m的单匝矩形线圈从磁场区域的上边界上方一定距离处由静止下落（下落过程中线圈上、下边保持水平），当线圈的下边进入磁场吋，线圈恰好开始做匀速运动．当线圈上边穿出磁场时，线圈的加速度恰好为零．重力加速度为g．求：
    （1）线圈初始位置到磁场上边界的距离L；
    （2）线圈进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量q；
    （3 ）线圈穿过磁场区域的整个过程中，线圈产生的热量Q．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    20．在“探究求合力的方法”实验中，把橡皮筋一端固定于P点，另一端（自由端）通过细绳套连接两只弹簧测力计，并将该端拉至O点，如图甲所示，此时弹簧测力计a的示数如图乙所示．
    （1）由图乙可知，弹簧测力计a的拉力F1的大小为4.00N．
    （2）实验记录纸如图丙所示，虚线为F1的作用线，实线为弹簧测力计b的拉力F2的图示，根据图中给出的标度，作出F1与F2的合力F，求得F=4.5N．
    （3）如果保持拉力F1的方向不变，增大F2与F1间的夹角，使橡皮筋的自由端仍在O点，则A．
    A．F1和F2均变大      B．F1和F2均变小．C．F1变大，F2变小 D．F1变小，F2变大．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    10．如图1为验证机械能守恒定律的实验装置图，回答下列问题：
    （1）若该实验有两种打点计时器供选用，你选择的是A或B，相应使用的电源是C或E（每个空选填一个序号）
    A．电磁打点计时器       B．电火花打点计时器 C.4-6V交流电         
    D.4-6V直流电             E.220V交流电          F.220V直流电  
    （2）该实验产生误差的主要原因是纸带与限位孔之间的摩擦阻力，（只写一条即可）
    （3）某同学用游标为10分度的卡尺测量圆柱形重物横截面的直径，示数如图2所示，读数为23.7mm．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．如图所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO=OC=5cm，若振子在B点开始计时，经过1s，第一次到C点，此时振子的加速度方向为正，则下列说法正确的是（　　）
    A．振子从B经O到C完成一次全振动
    B．当t=$\frac{1}{3}$s时，振子的位移大小为2.5cm，方向为正
    C．振子从B运动到C的过程中，回复力对振子做总功为零
    D．从任意位置开始计时，经过2.5s，振子通过的路程均是25cm

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    14．下列说法中正确的是（　　）
    A．摩擦起电，是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的
    B．在电场中无论移动正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电荷电势能一定要减少
    C．使用多用电表分别测电压和电阻时，电流始终是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表
    D．电势降低的方向，一定就是场强方向

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    15．光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，已知逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为e．调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当电流表示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是下列的（　　）
    A．U=$\frac{hν}{e}$-$\frac{W}{e}$B．U=$\frac{2hν}{e}$-$\frac{W}{e}$C．U=2hν-WD．U=$\frac{5hν}{2e}$-$\frac{W}{e}$

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案