题目内容
【题目】如图所示,水平面内有两条平行金属导轨,金属棒垂直放置在导轨上,竖直向下的匀强磁场与导轨平面垂直。某时刻,使金属棒以 v0=2 m/s 的初速度开始向右运动,与此同时金属棒还受到一个外力 F 的作用,使得金属棒在磁场中先匀减速,再反向匀加速回到出发点。已知外力 F 与金属棒垂直、与导轨在同一平面内。金属棒减速、加速运动的加速度均为 2 m/s2,金属棒与导轨间的动摩擦因数为 0.2,金属棒质量 0.1 kg、电阻 0.2 Ω,磁感应强度为 1.0 T,导轨间距为 0.2 m,与导轨相连的电阻阻值为 0.3 Ω。其余电阻均不计
(1)金属棒减速过程中运动的距离和时间。
(2)金属棒减速、加速过程中外力 F 的大小随时间变化的关系。
【答案】(1) 1m ,1s (2)向右运动时: F = 0.16(1- t)N ,( 0 < t <1s)方向水平向右;返回时: F = 0.8(0.2t + 0.3)N (1s < t <2s ),方向水平向左.
【解析】
(1)根据运动公式v02=2as
金属棒速度减为零所经历的时间
(2)金属棒做匀减速运动,则有 v = v0 - at
电流:
安培力 FA = BIL = 0.16(1- t )N
由题意知,开始时 F 方向向右,根据牛顿第二定律有 FA + mg - F = ma
代入数据得 F = 0.16(1- t)N ,( 0 < t <1s)方向水平向右
返回过程,安培力与前进过程的安培力方向相反
FA = -FA = 0.16(t - 1)N
返回过程 F - FA - mg = ma
代入已知数据得 F = 0.8(0.2t + 0.3)N (1s < t <2s ),方向水平向左。
【题目】某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F 5个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表中。(要求保留三位有效数字)
vB | vC | vD | vE | vF | |
数值/(m·s-1) | ___ | ___ | ___ | ___ | ___ |
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并在图中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线________。