15.如圖甲所示,兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=2m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角,上端連接阻值R=1.5Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.4kg、阻值r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.整個裝置處于一勻強(qiáng)磁場中,該勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的情況如圖乙所示.(g=10m/s2
(1)保持ab棒靜止,在0~4s內(nèi),通過金屬棒ab的電流大小和方向;
(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點施加一垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求2s時外力F的大小和方向;
(3)5s后撤去外力,金屬棒由靜止開始向下滑動,滑行1.1m恰好勻速運(yùn)動,求在此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律列式求解感應(yīng)電動勢的大小,根據(jù)歐姆定律求解電流,根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向;
(2)對棒ab受力分析,根據(jù)平衡條件列式求解即可;
(3)對棒的下滑過程根據(jù)平衡條件求解最大速度,根據(jù)功能關(guān)系列式求解電熱.

解答 解:(1)在0~4s內(nèi),由法拉第電磁感應(yīng)定律,有:
E=S•$\frac{△B}{△t}$=${L}_{1}{L}_{2}•\frac{△B}{△t}$=$2×4×\frac{1}{4}$=2V     
由閉合電路歐姆定律,有:
I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{2}{1.5+0.5}$=1A             
根據(jù)楞次定律,方向由b→a         
(2)當(dāng)t=2s時,ab棒受到沿斜面向上的安培力為:
F=BIL1=0.5×1×2=1N        
對ab棒受力分析,由平衡條件:
$F=mgsinθ-{F}_{安}=0.4×10×\frac{1}{2}-1$=1N              
方向平行于導(dǎo)軌平面向上           
(3)ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,有:
E′=B′L1
產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:$I′=\frac{E′}{R+r}$                                  
棒下滑至速度穩(wěn)定時,棒兩端電壓也恒定,此時ab棒受力平衡,有:
mgsin30°=B′I′L1                                        
得:v=$\frac{mg(R+r)sin30°}{{B}_{2}^{′}{L}_{1}^{2}}$=$\frac{0.4×10×(1.5+0.5)×\frac{1}{2}}{{1}^{2}×{2}^{2}}$=1m/s                          
由動能定理,得:
mgxsinθ-W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$                  
${Q}_{總}={W}_{安}=mgxsinθ-\frac{1}{2}m{v}^{2}$=0.4×$10×1.1×\frac{1}{2}$-$\frac{1}{2}×0.4×{1}^{2}$=2J                         
${Q}_{R}=\frac{R}{R+r}{Q}_{總}$=$\frac{1.5}{1.5+0.5}×2$=1.5J
答:(1)保持ab棒靜止,在0~4s內(nèi),通過金屬棒ab的電流大小為1A,方向為由b→a;
(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點施加一垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面的外力F,2s時外力F的大小為1N,方向平行于導(dǎo)軌平面向上;
(3)5s后撤去外力,金屬棒由靜止開始向下滑動,滑行1.1m恰好勻速運(yùn)動,在此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為1.5J.

點評 本題關(guān)鍵是力電綜合問題,關(guān)鍵是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律列式求解感應(yīng)電動勢,然后結(jié)合平衡條件、功能關(guān)系列式分析,不難.

練習(xí)冊系列答案
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5.如圖所示,實線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t=0和t=0.03s時刻的波形圖.已知波中質(zhì)點振動周期T>0.03s,x=1.2m處的質(zhì)點在t=0.03s時刻向y軸正方向運(yùn)動,則波沿x軸正方向(填“x軸正向”或“x軸負(fù)向”)方向傳播,波速為30m/s,波的頻率為25Hz.

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6.下列有關(guān)光現(xiàn)象的說法不正確的是( 。
A.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象
B.泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象
C.雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由紫光改為紅光,則條紋間距一定變大
D.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強(qiáng)度

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3.如圖所示,AB為傾角θ=37°的斜面軌道,軌道的AC部分光滑,CB部分粗糙.BP為圓心角等于143°半徑R=1m的豎直光滑圓弧形軌道,兩軌道相切于B點,P、O兩點在同一豎直線上,輕彈簧一端固定在A點,另一自由端在斜面上C點處,現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg的物塊在外力作用下將彈簧緩慢壓縮到D點后(不栓接)釋放,物塊經(jīng)過C點后,從C點運(yùn)動到B點過程中的位移與時間的關(guān)系為x=12t-4t2 (式中x單位是m,t單位是s),假設(shè)物塊第一次經(jīng)過B點后恰能到達(dá)P點,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10m/s2.試求:
(1)物塊從C 點運(yùn)動到B點過程中的初速度和加速度大;
(2)若CD=1m,試求物塊從D點運(yùn)動到C點的過程中,彈簧對物塊所做的功;
(3)B、C兩點間的距離x;
(4)若在P處安裝一個豎直彈性擋板,小物塊與擋板碰撞時間極短且無機(jī)械能損失,小物塊與彈簧相互作用不損失機(jī)械能,試通過計算判斷物塊在第一次與擋板碰撞后的運(yùn)動過程中是否會脫離軌道?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖所示,以O(shè)為原點建立平面直角坐標(biāo)系Oxy,沿y軸放置一平面熒光屏,在y>0,0<x<0.5m的區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T.在原點O放一個開有小孔粒子源,粒子源能同時放出比荷為$\frac{q}{m}$=4.0×106kg/C的不同速率的正離子束,沿與x軸成30°角從小孔射入磁場,最后打在熒光屏上,使熒光屏發(fā)亮.入射正離子束的速率在0到最大值vm=2.0×106m/s的范圍內(nèi),不計離子之間的相互作用,也不計離子的重力.
(1)求離子從粒子源放出到打到熒光屏上所用的時間;
(2)求離子打到熒光屏上的范圍;
(3)實際上,從O點射入的正離子束有一定的寬度,設(shè)正離子將在與x軸成30°~60°角內(nèi)進(jìn)入磁場,則某時刻(設(shè)為t=0時刻)在這一寬度內(nèi)向各個方向射入各種速率的離子,經(jīng)過$\frac{5π}{3}$×10-7s時這些離子可能出現(xiàn)的區(qū)域面積是多大?

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20.如圖所示,在絕緣水平面上固定著一光滑絕緣的圓形槽,在某一過直徑的直線上有O、A、B三點,其中O為圓心,A點固定電荷量為Q的正電荷,B點固定一個末知電荷,且圓周上各點電勢相等,AB=L.有一個可視質(zhì)點的質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電小球正在滑槽中運(yùn)動,在C點受到電場力指向圓心,C點所處的位置如圖所示,根據(jù)題干和圖示信息可知( 。
A.B點的電荷帶正電B.B點的電荷量為3Q
C.B的電荷量為$\sqrt{3}$QD.小球在滑槽內(nèi)做的是勻速圓周運(yùn)動

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7.某同學(xué)以4m/s的速度扔出石子,石子出手時離地面的高度1.2米,求石子落地時的速度,不計空氣阻力(g=10m/s2

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4.下列關(guān)于磁場和磁感線的描述,正確的說法有( 。
A.磁極之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的,磁場和電場一樣,也是一種物質(zhì)
B.磁感線只能形象地表現(xiàn)磁場的方向,不能表現(xiàn)磁場的強(qiáng)弱
C.磁感線總是從磁鐵的北極出發(fā),到南極終止
D.磁感線就是細(xì)鐵屑在磁鐵周圍排列出的曲線,沒有細(xì)鐵屑的地方就沒有磁感線

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室提供了下列器材:
A:待測干電池(電動勢1.5V左右,內(nèi)阻不超過1.5Ω)
B:電流表A1 (量程0〜2mA,內(nèi)阻為10Ω)
C.電流表A2 (量程0〜0.6A,內(nèi)阻約為0.5Ω)
D.滑動變阻器R1(0〜20Ω,10A)
E.滑動變阻器R2(0〜100Ω,1A)
F.定值電阻R3=990Ω
G.開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)請從以上提供的器材中選擇所需器材設(shè)計測量電路,在圖甲的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫出完整的電路原理圖.(要求在電路圖中標(biāo)明所使用器材)
(2)根據(jù)合理的設(shè)計電路測量數(shù)據(jù),電流表A1的示數(shù)記為I1,電流表A2的示數(shù)記為I2,某同學(xué)測出了6組I1,I2的數(shù)據(jù),并已描繪出如圖乙所示的I1和I2的關(guān)系圖線,根據(jù)已描繪出的圖線,可得被測電池的電動勢E=1.48V,內(nèi)阻r=0.80Ω

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同步練習(xí)冊答案