题目内容

【题目】如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻.匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B.质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动.已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g.求:

(1)金属棒产生的感应电动势E;

(2)通过电阻R的电流I;

(3)拉力F的大小.

(4)在拉力作用下以速度v匀速向上运动足够长时间后,撤去拉力F,金属棒将继续向上运动后开始下滑,求下滑过程中的最大速度vm.

【答案】(1)Bdv (2)  (3) (4)

【解析】

(1)根据法拉第电磁感应定律得E=Bdv.

(2)根据闭合电路欧姆定律得

(3)导体棒的受力情况如图所示,

根据牛顿第二定律有F-F安-mgsin θ=0

因为F安=BId=

所以F=mgsin θ+

(4)金属杆从导轨上由静止滑下,经足够长时间后,速度达最大值vm,此后金属杆做匀速运动。金属杆受重力、导轨的支持力和安培力如图所示。

安培力

对金属杆列平衡方程式:mgsin θ=

则.

练习册系列答案
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【题目】用图甲所示的装置来探究功和动能变化的关系.木板上固定两个完全相同的遮光条A、B,用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C相连,木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上,轨道放在水平桌面上,P为小桶(内有沙子),滑轮质量、摩擦不计,重力加速度为g。

(1)实验中轨道应倾斜一定角度,对此下列说法正确的是__________.

A.为了释放木板后,木板在细线拉动下能匀速下滑

B.为了增大木板下滑的加速度,提高实验精度

C.尽量保证细线拉力对木板做的功等于木板所受合力对木板做的功

D.使木板在未施加拉力时能匀速下滑

(2)实验主要步骤如下:

①测量木板、遮光条的总质量M,测量两遮光条间的距离L,遮光条的宽度d,按甲图正确安装器材.

②将木板左端与轨道左端对齐,静止释放木板,木板在细线拉动下运动,记录弹簧测力计示数F及遮光条B、A先后经过光电门的时间t1、t2.则遮光条B、A通过光电门的过程中木板动能的变化量Ek=__________,合外力对木板做功W=__________,(均用字母M、t1、t2、d、L、F表示).

③在小桶中增加沙子,重复②的操作.

④比较W、Ek的大小,得出实验结论.

(3)若在本实验中轨道水平放置,其它条件和实验步骤不变,假设木板与轨道之间的动摩擦因数为μ.测得多组F、t1、t2的数据,并得到F与的关系图像如图所示.已知图像在纵轴上的截距为b,直线的斜率为k,求解 μ =___________(用字母b、d、L、k、g表示).

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