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两根平行金属导轨固定倾斜放置,与水平面夹角为37°,相距d="0.5" m,a、b间接一个电阻R,R="1.5" Ω.在导轨上c、d两点处放一根质量m=0.05 kg的金属棒,bc长L="1" m,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.金属棒在导轨间的电阻r="0.5" Ω,金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑,如图所示.在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场,磁场随时间的变化关系如图所示,重力加速度g=" 10" m/s2.可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,(sin37°=0.6,cos  37° =0.8).求:

(1)0~1.0 s内回路中产生的感应电动势大小;
(2)t=0时刻,金属棒所受的安培力大小;
(3)在磁场变化的全过程中,若金属棒始终没有离开木桩而上滑,则图4中t0的最大值;
(4)通过计算在图6中画出0~t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象.

(1)0.4 V (2) 0.02 N (3)6 s (4) 如下图所示

解析试题分析:(1)读题图可知:T/s,V。
(2)感应电流:A
安培力:F安0=B0Id=0.2×0.2×0.5 N=0.02 N。
(3)金属棒对木桩的压力为零,最大静摩擦力沿斜面向下,此时沿倾斜导轨方向上合外力为零. 若时刻棒恰未上滑,则
又由图知:
联立可得:即为所求。
一开始,木桩对金属棒有支持力,金属棒对导轨无相对运动趋势,静摩擦力f=0。随着安培力F的增大,木桩对金属棒的弹力减小,直至弹力为零,满足:F=B(t)Id=mgsin 37°
代入数据:(0.2+0.8t)×0.2×0.5=0.05×10×0.6,得:t=3.5 s         
F继续增大,f从零开始增大
F=B(t)Id=(0.2+0.8t)×0.2×0.5=mgsin 37°+f
所以f随t线性增大至f=0.2 N(此时t0max=6 s).
考点:本题考查电磁感应的图象、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、力的平衡条件和摩擦力等综合知识。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分)如图所示,一质量为m、电荷量为q、重力不计的微粒,从倾斜放置的平行电容器I的A板处由静止释放,A、B间电压为U1。微粒经加速后,从D板左边缘进入一水平放置的平行板电容器II,由C板右边缘且平行于极板方向射出,已知电容器II的板长为板间距离的2倍。电容器右侧竖直面MN与PQ之间的足够大空间中存在着水平向右的匀强磁场(图中未画出),MN与PQ之间的距离为L,磁感应强度大小为B,在微粒的运动路径上有一厚度不计的窄塑料板(垂直纸面方向的宽度很小),斜放在MN与PQ之间,=45°。求:

(1)微粒从电容器I加速后的速度大小;
(2)电容器IICD间的电压;
(3)假设粒子与塑料板碰撞后,电量和速度大小不变、方向变化遵循光的反射定律,碰撞时间极短忽略不计,微粒在MN与PQ之间运动的时间和路程。

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(22分)如图甲所示,水平放置的A、B两平行金属板的中央各有一小孔O1、O2,板间距离为d,开关S接1。当t=0时,在a、b两端加上如图乙中的①图线所示的电压,同时在c、d两端加上如图丙所示的电压。此时,一质量为m的带负电微粒恰好静止于两孔连线的中点P处 (P、O1、O2在同一竖直线上)。重力加速度为g,空气阻力和金属板的厚度不计。

⑴若某时刻突然在a、b两端改加如图乙中的②图线所示的电压,则微粒可达到的最高点距A板的高度为多少?
⑵试在答题卷所给的坐标中,定性画出在a、b两端改加如图乙中的②图线所示的电压之后微粒运动过程中相对于P点的重力势能Ep随时间t变化的图象(只要求画出图线,不必写出定量关系式,但必须标明各转折点的横纵坐标);
⑶若要使微粒在两板间运动一段时间后,从A板中的O1小孔射出,且射出时的动能尽可能大,问应在t=0到t=T之间的哪个时 刻把开关s从l扳到2位置?ucd的变化周期T至少为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图,顶角为90°的“∨”型光滑金属导轨MON固定在倾角为θ的绝缘斜面上,M、N连
线平行于斜面底端,导轨MO、NO的长度相等,M、N两点间的距离L=2m,整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向垂直于斜面向下的匀强磁场中。一根质量m=0.4kg,粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5Ω/m的导体棒ab,受到平行于斜面向上且垂直于ab的变力F作用,以速度v=2m/s沿导轨向下匀速滑动,导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好,不计导轨电阻,从导体棒在MN时开始计时,

(1)t=0时,F=0,求斜面倾角θ;
(2)求0.2s内通过导体棒的电荷量q;
(3)求导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在坐标系坐标原点O处有一点状的放射源,它向平面内的轴上方各个方向发射粒子,粒子的速度大小均为,在的区域内分布有指向轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中分别为粒子的电量和质量;在的区域内分布有垂直于平面向里的匀强磁场,为电场和磁场的边界.为一块很大的平面感光板垂直于平面且平行于轴,放置于处,如图所示.观察发现此时恰好无粒子打到板上.(不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用),求:

(1)粒子通过电场和磁场边界时的速度大小及距y轴的最大距离;
(2)磁感应强度的大小;
(3)将板至少向下平移多大距离才能使所有的粒子均能打到板上?此时ab板上被粒子打中的区域的长度.

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如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:

(1)电子在磁场中运动的时间t;
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(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;
(3)判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

一个小球做自由落体运动,在第1s内重力做功为W1,在第2s内重力做功为W2;在第1s末重力的瞬时功率为P1,在第2s末重力的瞬时功率做功为P2,则W1:W2及P1:P2分别等于(    )

A.1:1,1:1 B.1:2,1:3 C.1:3;1:2 D.1:4,1:2

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一人乘电梯从1楼到20楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则电梯支持力对人做功情况是

A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功
B.加速时做正功,匀速和减速时做负功
C.加速和匀速时做正功,减速时做负功
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