题目内容

如图16所示，两光滑轨道相距L=0.5m，固定在倾角为的斜面上，轨道下端连入阻值为R=4Ω的定值电阻，整个轨道处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，一质量m=0.1㎏的金属棒MN从轨道顶端由静止释放，沿轨道下滑，金属棒沿轨道下滑x=30m后恰达到最大速度（轨道足够长），在该过程中，始终能保持与轨道良好接触。（轨道及金属棒的电阻不计）

（1）金属棒下滑过程中,M、N哪端电势高.

（2）求金属棒下滑过程中的最大速度v.

（3）求该过程中回路中产生的焦耳热Q.

 

【答案】

 （1）M端电势较高；（2）v=15m/s；（3）

【解析】

试题分析: （1）根据右手定则，可判知M端电势较高          （2分）

（2）设金属棒的最大速度为v，根据法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势

E=BLVcos         （1分）

根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流强度

I=E/R          （1分）

金属棒所受安培力F为    F=BIL         （1分）

对金属棒，根据平衡条件列方程

mgsin=Fcos          （2分）

联立以上方程解得   v=15m/s           （2分）

(3)根据能量守恒

           （3分）

代入数据解得          （2分）

考点： 法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，电磁感应中的功能关系。

 

练习册系列答案
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如图16所示，光滑水平面上A、B两小车质量都是M，A车头站立一质量为m的人，两车在同一直线上相向运动.为避免两车相撞，人从A车跃到B车上，最终A车停止运动，B车获得反向速度v0，试求：

(1)两小车和人组成的系统的初动量大小.

(2)为避免两车相撞，且要求人跳跃速度尽量小，则人跳上B车后，A车的速度多大？

图16
 
 

滑板运动是青少年喜爱的一项活动。如图16所示，滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h=0.8m高的平台，运动员（连同滑板）恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道，然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D。圆弧轨道的半径为1m，B、C为圆弧的两端点，其连线水平，圆弧对应圆心角θ=106°，斜面与圆弧相切于C点。已知滑板与斜面问的动摩擦因数为μ =，g=10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力，运动员（连同滑板）质量为50kg，可视为质点。试求：

（1）运动员（连同滑板）离开平台时的初速度v0；

（2）运动员（连同滑板）通过圆弧轨道最底点对轨道的压力；

（3）运动员（连同滑板）在斜面上滑行的最大距离。

 

（7分）如图16所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l＝0.50m，导轨上端接有电阻R＝0.80Ω，导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界，磁感应强度B=0.40T，方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中，金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。

（1）求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小；

（2）求金属杆刚进入磁场时，M、N两端的电压；

（3）若金属杆刚进入磁场区域时恰能匀速运动，则在匀速下落过程中每秒钟有多少重力势能转化为电能？

（14分）如图16所示，在光滑绝缘的水平台面上，存在平行于水平面向右的匀强电场，电场强度为E。水平台面上放置两个静止的小球A和B（均可看作质点），两小球质量均为m，A球带电荷量为+Q，B球不带电，A、B连线与电场线平行。开始时两球相距L，在电场力作用下，A球开始运动（此时为计时零点，即t=0），后与B球发生对心碰撞，碰撞过程中A、B两球总动能无损失，导致发生碰撞的两球交换速度。设在各次碰撞过程中，A、B两球间无电量转移，且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力。

（1）第一次碰撞结束瞬间B球的速度V0为多大？从A球开始运动到发生第一次碰撞所经历的时间T0是多少？

（2）分别在甲、乙坐标系中，用实线作出A、B两球从计时零点到即将发生第三次碰撞这段过程中的v-t图像。要求写出必要的演算推理过程。

（3）从计时零点到即将发生第三次碰撞这段过程中电场力共做了多少功？

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