题目内容
【题目】如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻;质量为m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触.整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示.(g=10m/s2)
(1)保持ab棒静止,在0~4s内,通过金属棒ab的电流多大?方向如何?
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加了一平行于导轨平面的外力F,求当t=2s时,外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2.4m,求金属棒此时的速度及下滑到该位置的过程中在电阻R上产生的焦耳热.
【答案】(1)0.5A(2)0.75N(3)1.5J
【解析】
试题 (1)在0~4s内,由法拉第电磁感应定律:
由闭合电路欧姆定律:
(2)当t=2s时,ab棒受到沿斜面向上的安培力
对ab棒受力分析,由平衡条件:
解得:
方向沿导轨斜面向上。
(3)ab棒沿导轨下滑切割磁感线产生感应电动势,有:
产生的感应电流
棒下滑至受到稳定时,棒两端电压也恒定,此时ab棒受力平衡,
有:
解得:
由动能定理得:
得:
故
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】某同学在“研究匀变速直线运动”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,其相邻两点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10s。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,请将D点的速度值填在下面的表格内(保留到小数点后两位);
计数点序号 | B | C | D | E | F |
计数点对应的时刻t/s | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
通过计数点时小车的速度v/ms﹣1 | 0.50 | 0.58 | 0.74 | 0.82 |
(2)以A点为计时零点,将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图乙所示的坐标纸上,并画出小车的瞬时速度v随时间t变化的关系图线;
(3)根据第(2)问中画出的v﹣t图线,求出小车运动的加速度大小a= m/s2(保留三位有效数字)。