题目内容
【题目】如下图所示,MN、PQ为足够长的光滑平行导轨,间距L=0.5m.导轨平面与水平面间的夹角= 30°,NQ丄MN,NQ间连接有一个的电阻,有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为,将一根质量为m=0.02kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻,其余部分电阻不计,现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行,当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变,cd 距离NQ为 s=0.5 m,g=10m/s2。
(1)求金属棒达到稳定时的速度是多大;
(2)金属棒从静止开始到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多少?
(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则t=1s时磁感应强度应为多大?
【答案】(1) (2)0.0183J(3)
【解析】
(1) 在达到稳定速度前,金属棒的加速度逐渐减小,速度逐渐增大,达到稳定速度时,有
其中
根据法拉第电磁感应定律,有
联立解得:
(2) 根据能量关系有
电阻R上产生的热量
解得:
(3) 当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流,此时金属棒将沿导轨做匀加速运动,根据牛顿第二定律,有:
根据位移时间关系公式,有
设t时刻磁感应强度为B,总磁通量不变,有:
当t=1s时,代入数据解得,此时磁感应强度:
【题目】小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,从打下的若干纸带中选出了如图1所示的一条纸带,已知打点计时器使用的电源频率为50Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离如纸带上所示.
(1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交流电源、小木块、长木板外,还需要的仪器有___
A.刻度尺 B.铁架台 C.停表 D.天平
(2)图中两计数点的时间间隔为T=_________s.
(3)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5=__________m/s(结果保留3位有效数字),并填入表中.
计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
t/s | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
0.358 | 0.400 | 0.440 | 0.485 | 0.570 |
(4)以速度v为纵轴、时间t为横轴在图2坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在坐标系中描点,并作出小车运动的v﹣t图象.
(________)
(5)根据v﹣t图象可知,小车运动的加速度大小为_______________m/s2(结果保留3位有效数字).