满分5 > 高中物理试题 >

如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻...

如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T.将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到温度速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿向下运动过程中始终与NQ平行.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:

满分5 manfen5.com

(1)刚开始运动时金属棒的加速度是多少?金属棒与导轨间的动摩擦因数μ?

(2)稳定运动时金属棒的速度是多少?cd离NQ的距离s?

(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量?

(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻时,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B关于t的函数关系式).

 

(1)2m/s2, 0.5; (2)2m/s, 2m; (3)0.08J; (4)B= T.   【解析】 试题分析:(1)当刚释放时,由图乙读出加速度,此时导体棒中没有感应电流,所以只受重力、支持力与静摩擦力,由牛顿第二定律可求出动摩擦因数. (2)当金属棒速度稳定时加速度为零,由图乙读出速度,此时金属棒受到重力、支持力、安培力与滑动摩擦力达到平衡,这样可以列出安培力公式,产生感应电动势的公式,再由闭合电路殴姆定律,列出平衡方程可求出金属棒的内阻,从而利用通过棒的电量来确定发生的距离. (3)金属棒滑行至cd处的过程中,由能量守恒定律求电阻R上产生的热量. (4)要使金属棒中不产生感应电流,则穿过线框的磁通量不变.同时棒受到重力、支持力与滑动摩擦力做匀加速直线运动.从而可求出磁感应强度B随时间t变化的规律. 【解析】 (1)由图乙知,当v=0时,a=2m/s2,即刚开始运动时金属棒的加速度是2m/s2. 由牛顿第二定律得:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma 代入解得 μ=0.5 (2)当金属棒速度稳定时加速度为零,由图象可知:金属棒的最大速度为 vm=2m/s 当金属棒达到稳定速度时,有 FA=B0IL; 且有 B0IL+μmgcosθ=mgsinθ 解得 I=0.2A; 金属棒产生的感应电动势:E=B0Lv=1×0.5×2=1V; 因 I=,解得金属棒的电阻 r=1Ω 电量为:q=t=t== 即有:s=2m (3)金属棒滑行至cd处的过程中,根据能量守恒定律得: 电阻R上产生的热量 QR=(mgh﹣μmgscos37°﹣mv2) 代入解得 QR=0.08J (4)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. 由牛顿第二定律有:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma 则 a=g(sinθ﹣μcosθ)=10×(0.6﹣0.5×0.8)m/s2=2m/s2 根据磁通量不变,得 B0Ls=BL(s+vt+at2) 则磁感应强度与时间变化关系:B== T. 答: (1)刚开始运动时金属棒的加速度是2m/s2.金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.5; (2)稳定运动时金属棒的速度是2m/s,cd离NQ的距离2m; (3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量0.08J; (4)磁感应强度B应怎样随时间t变化规律为 B= T. 【点评】本题要准确把握金属棒的运动情况及其受力情况,知道加速度为零时速度最大,明确电量与金属棒移动的距离有关,巧妙用磁通量的变化去求出面积从而算出棒的距离.抓住线框的总磁通量不变时,金属棒中将不产生感应电流.  
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面,从喷口连续喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴.调节电源电压至U,墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动;进入电场、磁场共存区域后,最终垂直打在下板的M点.

满分5 manfen5.com

(1)判读墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;

(2)求磁感应强度B的值;

(3)现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间的位置.为了使墨滴仍能到达下板M点,应将磁感应强度调至B′,则B′的大小为多少?

 

查看答案

一台小型电动机车在U=3V电压下工作,用此电动机匀速提升重力G=4N的物体时,通过它的电流I=0.2A.测得某段时间t=30s内该物体被提升h=3m.若不计一切摩擦和阻力,试求:

(1)电动机的输入功率.

(2)在提升重物的t=30s内,电动机线圈所产生的热量.

(3)电动机线圈的电阻.

 

查看答案

(1)武宏达同学在“研究感应电动势大小”的实验中,如图1,把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处,第一次快插,第二次慢插,两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1      E2;通过线圈导线横截面电量的大小关系是q1      q2(选填“>”、“=”或“<”符号).通过查阅资料他发现有种称为“巨磁电阻”的材料,这种材料具有磁阻效应,即其电阻随磁场的增加而增大,利用这种效应可以测量磁感应强度.

为了测量所用条形磁铁两极处的磁感应轻度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R0,请按要求帮助他完成下列实验.

满分5 manfen5.com

(2)武宏达同学将该磁敏电阻放到磁场中,用已经调零且选择旋钮指向欧姆档“×100”的位置测量,发现指针偏转角度太大,这时应将选择旋钮指向相邻欧姆档“      ”位置,欧姆调零后测量,其表盘及指针所指位置如图2所示,则电阻为      Ω.需要设计一个可以较准确测量原磁场中该磁敏电阻阻值的电路.在图3中虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,不考虑磁场对电路其它部分的影响).

提供的器材如下:

A.磁场电阻,无磁场时电阻值R0=10Ω

B.滑动变阻器R,全电阻约2Ω

C.电流表,量程25mA,内阻约3Ω符号满分5 manfen5.com

D.电压表,量程3V,内阻约3kΩ,符号满分5 manfen5.com

E.直流电源E,电动势3V,内阻不计

F.开关S,导线若干

(3)正确连接,将磁敏电阻置入原待测磁场中,测量数据如表:

 

1

2

3

4

5

U(V)

0.00

0.63

1.25

2.10

2.53

I(mA)

0.0

3.0

6.0

10.0

12.0

根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=      Ω.

 

查看答案

如图所示,有五根完全相同的金属杆,其中四根固连在一起构成正方形闭合框架,固定在绝缘水平桌面上,另一根金属杆ab搁在其上且始终接触良好.匀强磁场垂直穿过桌面,不计ab杆与框架的摩擦,当ab杆在外力F作用下匀速沿框架从最左端向最右端运动过程中(  )

满分5 manfen5.com

A.外力F是恒力

B.桌面对框架的水平作用力先变小后变大

C.正方形框架的发热功率先变小后变大

D.金属杆ab产生的总热量小于外力F所做总功的一半

 

查看答案

如图甲所示,某静电除尘装置矩形通道的长为L,宽为b,高为d,其前、后面板为绝缘材料,上、下面板为金属材料.如图乙所示是此装置的截面图,上、下两板与电压恒为U的高压直流电源相连.带负电的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当碰到下板后其所带的电荷被中和,同时其被收集.将收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值,称为除尘率.不计尘埃所受的重力及尘埃间的相互作用.要增大尘埃率,下列措施可行的是(  )

满分5 manfen5.com

A.只增大宽度L    B.只增大高度d    C.只增大宽度b    D.只增大速度v0

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.