练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    10．如图所示，两根间距L=1.0m、足够长平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，两端均与阻值R=2.0Ω的电阻相连．质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动，导体棒长度与两导轨间距相等，导体棒电阻为r=1.0Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中与金属导轨接触良好（两导轨及导线电阻不计）．求：
    （1）当导体棒速度为v时，棒所受安培力F安大小的表达式．（用题中字母表示）
    （2）ef棒能达到的最大速度vm的表达式．（用题中字母表示）
    （3）若已知恒定外力F=1N，磁感应强度B=1T，ef棒能达到的最大速度vm=2m/s，当ef棒由静止开始运动距离为s=5.4m时（速度已经达到2m/s），求此过程中整个回路产生的焦耳热Q．

    分析 （1）当导体棒速度为v时，根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律求解通过导体棒的电流强度，根据安培力的计算公式求解棒所受安培力F安大小的表达式；
    （2）当安培力等于拉力时，速度最大，由此求解表达式；
    （3）匀速运动时拉力等于安培力，求解拉力大小，再根据动能定理求解产生的焦耳热．

    解答 解：（1）当导体棒速度为v时，产生的感应电动势为：E=BLv，
    通过导体棒的电流强度为：$I=\frac{BLv}{r+\frac{R}{2}}=\frac{2BLv}{2r+R}$
    棒所受安培力F安大小的表达式为：F安=BIL=$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}v}{2r+R}$；
    （2）当安培力等于拉力时，速度最大，则有：F=$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}}{2r+R}$；
    解得：${v}_{m}=\frac{F（2r+R）}{2{B}^{2}{L}^{2}}$；
    （3）匀速运动时拉力等于安培力，有：F=$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}}{2r+R}$=$\frac{2×{1}^{2}×{1}^{2}×2}{2×1+2}N=1N$，
    根据动能定理可得：Fs-Q=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$-0，
    解得：Q=5.0J．
    答：（1）当导体棒速度为v时，棒所受安培力F安=$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}v}{2r+R}$；
    （2）ef棒能达到的最大速度vm的表达式${v}_{m}=\frac{F（2r+R）}{2{B}^{2}{L}^{2}}$；
    （3）此过程中整个回路产生的焦耳热为5.0J．

    点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下物体的平衡问题；另一条是能量，分析电磁感应现象中的能量如何转化是关键．

    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：填空题

    12．设宇航员在某星球上从高32m处自由释放一重物，测得在下落第1s内所通过的距离为4m，则重物下落的时间是2$\sqrt{2}$s，该重物在下落后2s末的速度是16m/s．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    1．如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为l的绝缘轻质细绳悬挂一小球，小球质量为m，带电量为+q，将小球拉至竖直位置最低位置A点处无初速释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度θ=74°．[$\frac{（1-cosθ）}{sinθ}$=tan（$\frac{θ}{2}$）]
    （1）求电场强度的大小E；
    （2）求小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    18．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长，电阻不计的光滑平面金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值R=2Ω的电阻匀强磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度B=1T．质量m=0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2），试求
    （1）金属棒两端a、b哪一点电势高；
    （2）金属棒下滑能达到的最大速度；
    （3）若金属棒由静止下滑了0.5m高时达到上述速度，求此过程中电阻R上消耗的电能．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度θ，两极板与一直流电源相连．若一质量为m的带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（　　）
    A．一定带正电B．受到的电场力F=mgtanθ
    C．电势能逐渐减小D．动能减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    15．如图所示，带正电荷量为q、质量为m的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E，且qE≤mg，以下判断中，正确的是（　　）
    A．物体将保持匀速下滑B．物体将沿斜面加速下滑
    C．物体将沿斜面减速下滑D．不能确定物体的运动状态

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    2．如图1所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L，上端接有电阻R，虚线MN下方是垂直于导轨平面的磁场（图中未画出），同一水平高度各处磁感应强度相同，从虚线MN开始建立竖直向下的坐标轴y（坐标原点O在虚线MN上），磁感应强度B与y关系为：B=B0sin（$\frac{π}{d}y$），如图2所示，图中B0、d为已知量，现将质量为m、电阻为r的金属杆ab，从距MN高h处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，重力加速度为g，求：
    （1）杆自由下落至MN处时速度大小v；
    （2）杆从进入磁场开始受变力F作用，竖直向下做匀速直线运动．求：在下降高度2d过程中，变力F所做的功．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    19．如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、单位长度电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计．导轨左端连有阻值为2R的电阻．轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B．金属棒初始位于OO′处，与第一段磁场相距2a．求：
    （1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力．求金属棒不在磁场中时受到的拉力F1和在磁场中时受到的拉力F2的大小；
    （2）在（1）的情况下，求金属棒从OO′开始运动到刚离开第n段磁场过程中，拉力所做的功；
    （3）若金属棒初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒进入各磁场的速度都相同，求金属棒从OO′开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    20．电容器是将电能暂时存储的一种电学元件，电容器的电容越大，所接电压越高，其上的存储的电能就越大，下列措施可以增大电容器存储电能能力的是（　　）
    A．电压保持不变，插入电介质B．电压保持不变，增大正对面积
    C．电压保持不变，减小极板间的距离D．以上措施都不行

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案