题目内容
【题目】如图(甲)所示,一对平行光滑导轨放置在水平面上,两导轨间距l=0.2m,电阻R=1.0;有一导体杆静止地放置在导轨上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力与时间t的关系如图(乙)所示。求杆的质量m和加速度a.
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【答案】![]()
【解析】
试题分析其受力:水平方向上,安培力和外力F,由题意导体杆匀加速运动,所以合外力恒定,即F-F安=ma;根据法拉第电磁感应定律求出安培力的表达式,再结合图形即可解题:
导体杆与光滑轨道、电阻R组成闭合回路,当杆向右运动时在回路中产生感应电流,杆在外力和安培力作用下匀加速运动,经时间t速度为υ,则有:![]()
杆切割磁感线,产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律![]()
由右手定则判断感应电流方向为逆时针方向,根据欧姆定律:![]()
杆受到的安培力,由楞次定律中的阻碍知:方向向左,大小为![]()
根据牛顿第二定律![]()
解以上各式得:
,这就是外力F和时间t的函数关系。
在图像上任意取两点即可解得结果,
如取(0,1)和(20,3)两点代入最后的函数关系就能得两个方程,
解得:![]()
【题目】(8分)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。
实验步骤:
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作
;
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图甲所示。在
端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作
;
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;
实验数据如下表所示:
| 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 | 4.00 |
| 0.59 | 0.83 | 0.99 | 1.22 | 1.37 | 1.61 |
④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端
处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物
连接,保持滑块静止,测量重物
离地面的高度
;
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的
点(未与滑轮碰撞),测量
间的距离
。
完成下列作图和填空:
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(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出
图线。
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数
(保留
(3)滑块最大速度的大小
(用
和重力加速度
表示)。