题目内容

【题目】如图甲所示,固定轨道由倾角θ=37°的斜导轨与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成,轨道所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B=0.2 T的匀强磁场,两导轨间距为L=0.5 m,上端用阻值为R=0.5 Ω的电阻连接.在沿斜导轨向下的拉力(图中未画出)作用下,一质量为m=0.5 kg、阻值也为0.5 Ω的金属杆MN从斜导轨上某一高处由静止开始(t=0)沿光滑的斜导轨匀加速下滑,当杆MN滑至斜导轨的最底端P2Q2处时撤去拉力,杆MN在粗糙的水平导轨上减速运动直至停止,其速率v随时间t的变化关系如图乙所示(其中vm=20 m/s和t0=2 s为已知).杆MN始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触,水平导轨和杆MN间的动摩擦因数为μ=0.1,g=10 m/s2.求:

(1)杆MN中通过的最大感应电流Im;

(2)杆MN沿斜导轨下滑的过程中,通过电阻R的电荷量q;

(3)撤去拉力后,若电阻R上产生的热量为Q=20 J,求杆MN在水平导轨上运动的路程s.

【答案】(1)2 A (2)1.6 C (3)120 m

【解析】

(1)经分析可知,杆下滑到处时的速度最大(为),此时回路中产生的感应电动势最大,且速度方向与磁场垂直,故最大值为:

此时回路中通过的感应电流最大,有:

(2)杆沿斜导轨下滑的距离为:

在杆沿斜导轨下滑的过程中,穿过回路的磁通量的变化为:

该过程,回路中产生的平均感应电动势为:

回路中通过的平均感应电流为:

又:

联立解得:

(3)撤去拉力后,电阻上产生的热量:

总

由功能关系可知:克服安培力做的功:

总

对杆由动能定理得:

解得:

练习册系列答案
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【题目】(10分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。

实验主要步骤:

(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;

(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;

(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U—I图线(U、I都用国际单位);

(ⅳ)求出U—I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。

回答下列问题:

(1)电压表最好选用______;电流表最好选用______。

A.电压表(0-3V,内阻约15kΩ) B.电压表(0-3V,内阻约3kΩ)

C.电流表(0-200mA,内阻约2Ω) D.电流表(0-30mA,内阻约2Ω)

(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是______。

A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱

B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱

C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱

D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱

(3)选用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,代入数值可得E和r的测量值。

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