题目内容

(18分)如图甲所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO/ 为右边界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计。在距边界OO/也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。求解以下问题:

(1)若ab杆固定在轨道上的初始位置,磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零,求此过程中电阻R上产生的焦耳热为Q1

(2)若磁场的磁感应强度不变,ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其v--x的关系图像如图乙所示。求①ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小;②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q2

 

【答案】

(1)

(2)

【解析】

(1)磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零,说明

此过程中的感应电动势为    ①

通过R的电流为    ②

此过程中电阻R上产生的焦耳热为  ③,  联立①②③求得

(2)①ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程中.由动能定理可得

    ④

ab杆刚要离开磁场时,感应电动势  ⑤

通过R的电流为 ⑥

水平方向上受安培力和恒力F作用

安培力为:  ⑦     联立⑤⑥⑦解得  ⑧

由牛顿第二定律可得:   ⑨

联立④⑧⑨解得

ab杆在磁场中由起始位置发生位移L的过程中,根据功能关系,恒力F做的功等于ab杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和,则

   ⑩

联立④⑩解得 

 

练习册系列答案
相关题目
精英家教网2004年1月,我国月球探测工程经国务院正式批准立项后,该工程被命名为“嫦娥工程”,整个探月工程将分为三期完成,要突破“绕”、“落”和“回”三大关键技术.第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”,并且“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空,并获得了圆满成功.
假设我国在以后的某次探月中,实现了宇航员登录到月球表面进行科学考察.宇航员到达月球表面后,做了如下实验:用长为L且不可伸长的轻绳拴一个小球,上端固定在O点,如图甲所示,在最低点给小球某一初速度v0,使其绕O点的竖直面内做完整的圆周运动,测得最高点绳的拉力恰好为零.若月球半径R已知,忽略各种阻力.求:
(1)月球表面的重力加速度g
(2)月球的第一宇宙速度v1
(3)若宇航员完成了对月球表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕月球做圆周运动的轨道舱.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,二者必须具有相同的速度.返回舱在返回过程中需克服月球引力做功W=mgR(1-
Rr
)
,式中各量分别为:返回舱与宇航员的总质量为m,月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,轨道舱到月球中心的距离为r,如图乙所示.不计月球表面大气等对返回舱的阻力和月球自转的影响,则该宇航员乘坐的返回舱从月球表面要能返回轨道舱,至少需要获得动能Ek为多少?
(2011?河东区一模)(1)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数(1/v)图象如图所示.若已知汽车的质量为m=1.5×103kg,则汽车运行时的功率为
60
60
kW,所受到的阻力为
3.0
×10
3
 
3.0
×10
3
 
N.
(2)某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系.
①做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块加速度的表达式a=
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
d
2
 
△t
2
2
-
d
2
 
△t
2
1
2x
.(以上表达式均用已知字母表示).
如图乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为
8.15
8.15
mm.

②为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲).关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是
BC
BC

A.M增大时,h增大,以保持二者乘积增大
B.M增大时,h减小,以保持二者乘积不变
C.M减小时,h增大,以保持二者乘积不变
D.M减小时,h减小,以保持二者乘积减小
(3)(8分)2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫,以表彰他们对石墨烯的研究.他们最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的.我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨,能导电.某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验,得到如下数据(I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压):
U/V 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00
I/A 0.00 0.10 0.18 0.28 0.38 0.48
实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1.0Ω)
B.电流表A2(量程3A,内阻约为0.1Ω)
C.电压表V1(量程3V,内阻3kΩ)
D.电压表V2(量程15V,内阻15kΩ)
E.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(阻值0~2kΩ,额定电流0.5A)
①除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、稳压直流电源E(6V)、开关和带夹子的导线若干外,还需选用的其它器材有
ACE
ACE
(填选项前字母);
②在虚线方框中画出实验电路图;
③根据表格中数据在坐标纸上画出铅笔芯的I-U图线.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网