如圖1所示,質(zhì)量為0.3kg的導(dǎo)體棒,放在間距為d=1m的水平放置的導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)μ=0.2.其中電源電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=1Ω,定值電阻R0=11Ω,其它電阻不計(jì),g=10m/s2.(sin53°=0.8  cos53°=0.6)
(1)若在豎直方向上加以某一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1(圖中未畫(huà)出),此時(shí)導(dǎo)體棒恰好向右做勻速運(yùn)動(dòng),試求B1的大小和方向;
(2)若加以與導(dǎo)軌平面夾角θ=53°斜向上、大小為1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B如圖2,試求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速大小和方向.
分析:(1)導(dǎo)體棒向右做勻速運(yùn)動(dòng),受到向右的安培力,安培力與滑動(dòng)摩擦力平衡,根據(jù)安培力公式F=B1Id、滑動(dòng)摩擦力公式f=μmg和閉合電路歐姆定律結(jié)合,即可求得
B1的大小,由左手定則判斷出其方向.
(2)若加以與導(dǎo)軌平面夾角θ=53°斜向上、大小為1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,分析導(dǎo)體棒的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律和安培力公式列方程求解.
解答:解:(1)物體向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),受力平衡,所以有:F=f…①
其中:F=B1Id…②
滑動(dòng)摩擦力:f=μmg…③
由閉合電路歐姆定律可知:I=
E
R0+r
…④
聯(lián)立以上4式,代入數(shù)據(jù)解得:B1=0.6T
由左手定則可知:磁感應(yīng)強(qiáng)度B1方向豎直向上;
(2)若B方向與導(dǎo)軌平面夾角θ=53°,斜向上,大小為1.5T,受力分析可得:F′=BId…⑤
豎直方向:N=mg+F′?cosθ…⑥
水平方向:F′?sinθ-f′=ma…⑦
其中:f′=μ?N…⑧
聯(lián)立 ④⑤⑥⑦⑧并代入數(shù)據(jù)解得:a=1.4m/s2
由左手定則可知:加速度方向水平向右.
答:(1)B1的大小為0.6T,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1方向豎直向上;
(2)此時(shí)導(dǎo)體棒的加速大小為1.4m/s2,加速度方向水平向右.
點(diǎn)評(píng):本題通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡問(wèn)題,關(guān)鍵是安培力的分析和計(jì)算,是力學(xué)和磁場(chǎng)知識(shí)的綜合.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖1所示,質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板,靜止放置在粗糙水平地面上,有一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,以某一水平初速度從左端沖上木板.從物塊沖上木板到物塊和木板達(dá)到共同速度的過(guò)程中,物塊和木板的v-t圖象分別如圖2中的折線(xiàn)acd和bcd所示,a、b、c、d點(diǎn)的坐標(biāo)為a(0,1.0)、b(0,0)、c(4,0.4)、d(l2,0).根據(jù)v-t圖象,求:

(1)物塊在長(zhǎng)木板上滑行的距離;
(2)物塊質(zhì)量m與木板質(zhì)量M之比.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖1所示,質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑水平面上,一質(zhì)量為m的子彈以速度v0水平射入木塊,子彈恰好未從木塊中射出.設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力為恒力,其大小為F.
(1)求木塊的長(zhǎng)度L;
(2)如果其他條件不變,只是將木塊固定在水平面上,以子彈射入木塊時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),以t0表示子彈運(yùn)動(dòng)到木塊最右端的時(shí)刻,請(qǐng)你在下面給出的坐標(biāo)系中(如圖2)定性畫(huà)出子彈在0~t0這段時(shí)間內(nèi)的速度隨時(shí)間變化的圖線(xiàn).(圖中標(biāo)出了子彈的初速度v0和未固定木塊時(shí)子彈與木塊的共同速度v.)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

實(shí)驗(yàn)題
(1)如圖1所示,質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上,C為速度傳感器,它能將滑塊A滑到導(dǎo)軌最低點(diǎn)時(shí)的速度實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上,整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上,設(shè)斜面高度為h.啟動(dòng)氣源,滑塊4自導(dǎo)軌頂端由靜止釋放,將斜面的高度、滑塊通過(guò)傳感器C時(shí)的對(duì)應(yīng)速度記人表中.(g取9.8m/s2
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實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6
斜面高度h(cm) 10 20 30 40 50 60
傳感器示數(shù)v(m/s) 1.40 1.98 2.42 2.80 2.90 3.43
v2(m2/s2 1.96 3.92 5.86 7.84 8.41 11.76
①要由此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,所需的器材有速度傳感器(帶電源、計(jì)算機(jī)、導(dǎo)線(xiàn)),滑塊,氣墊導(dǎo)軌(帶氣源),髙度可以調(diào)節(jié)的斜面,此外還需的器材有
 
;
A、毫米刻度尺    B、天平   C.秒表  D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 E彈簧測(cè)力計(jì)
②選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹吭谌鐖D2中所示的坐標(biāo)紙上作出能直觀(guān)反映滑塊經(jīng)傳感器時(shí)的速度與斜面髙度的關(guān)系圖象;(需標(biāo)出橫縱坐標(biāo)所代表的物理量)
③由圖象分析滑塊沿氣墊導(dǎo)軌下滑時(shí)機(jī)械能是否守恒.若守恒,說(shuō)明機(jī)械能守恒的依據(jù),若不守恒,說(shuō)明機(jī)械能不守恒的原因.你的結(jié)論是
 
;
(2)測(cè)一個(gè)待測(cè)電阻Rx(約200Ω)的阻值,除待測(cè)電阻外,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材:
電源E:電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì);
電流表A1 量程0~10mA、內(nèi)阻r1約為50Ω;
電流表A2:量程0~50μA、內(nèi)阻r2=1000Ω;
滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值20Ω、額定電流2A;
電阻箱R2:阻值范圍0~9999Ω
①由于沒(méi)有提供電壓表,為了測(cè)定待測(cè)電阻上的電壓,應(yīng)選電流表
 
與電阻箱R2連接,將其改裝成電壓表.
②對(duì)于下列測(cè)量Rx的四種電路圖(如圖3),為了測(cè)量準(zhǔn)確且方便應(yīng)選圖
 

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③實(shí)驗(yàn)中將電阻箱R2的阻值調(diào)到4000Ω,再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1,兩表的示數(shù)如圖4所示,可測(cè)得待測(cè)電阻Rx的測(cè)量值是
 
Ω
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖1所示,質(zhì)量為m的物塊疊放在質(zhì)量為2m的足夠長(zhǎng)的木板上方右側(cè),木板放在光滑的水平地面上,物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3 s內(nèi)F的變化如圖2所示,圖中F以mg為單位,重力加速度g=10 m/s2.整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)靜止.

(1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物塊的速度;

(2)在同一坐標(biāo)系中畫(huà)出0~3 s內(nèi)木板和物塊的vt圖象,據(jù)此求0~3 s內(nèi)物塊相對(duì)于木板滑過(guò)的距離.

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