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5.如圖所示,由相同材料制成的足夠長光滑金屬導(dǎo)軌OP、OQ固定在水平桌面上,導(dǎo)軌間的夾角為θ=37°.導(dǎo)軌所在空間有垂直于桌面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T.t=0時刻,一長為L=1.8m的金屬桿MN在外力F作用下以恒定速度v=0.4m/s從O點(diǎn)開始向右滑動.在滑動過程中金屬桿MN與導(dǎo)軌接觸良好,且始終與OQ垂直,導(dǎo)軌厚度不計(jì).導(dǎo)軌與金屬桿單位長度的電阻均為r0=0.05Ω.求:
(1)t=4s時刻,金屬桿中的電流強(qiáng)度I;
(2)t=4s時刻,外力F的功率;
(3)金屬桿脫離導(dǎo)軌OP前金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.

分析 (1)計(jì)算出在t=4s進(jìn)入回路的金屬桿的長度,由此計(jì)算回路總電阻,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律計(jì)算感應(yīng)電流;
(2)根據(jù)P=Fv計(jì)算t=4s時刻外力F的功率;
(3)根據(jù)平均安培力的大小乘以位移計(jì)算金屬桿脫離導(dǎo)軌OP前金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.

解答 解:(1)在t=4s時刻,進(jìn)入回路的金屬桿的長度l=vt•tan37°,
回路總電阻R=l+vt+lsin37°r0,
回路的感應(yīng)電動勢E=Blv,
回路的感應(yīng)電流I=ER,
聯(lián)立解得:I=2A;
(2)t=4s時刻,外力的大小為F=BIl,
外力F的功率P=Fv,
解得P=0.96W;
(3)金屬桿脫離導(dǎo)軌OP時金屬桿運(yùn)動的位移x=Ltan37°
安培力的大小為F′=BIL,
回路中產(chǎn)生的熱量Q=F2x,
則金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱Q′=LL+x+Lsin37°Q,
解得:Q′=1.08J.
答:(1)t=4s時刻,金屬桿中的電流強(qiáng)度為2A;
(2)t=4s時刻,外力F的功率為0.96W;
(3)金屬桿脫離導(dǎo)軌OP前金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱1.08J.

點(diǎn)評 對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及電路問題的分析方法是:確定哪部分相對于電源,根據(jù)電路連接情況畫出電路圖,結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律、以及電功率的計(jì)算公式列方程求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.某同學(xué)要測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,現(xiàn)有下列器材可供選用:
A.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約5kΩ)
B.電流表(0~100mA,內(nèi)阻1Ω)
E.滑動變阻器R3(阻值0~15Ω)
F.滑動變阻器R(阻值0~1000Ω)
F.開關(guān)、導(dǎo)線若干
操作步驟如下:

(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲中完成實(shí)物連接圖,要求滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時電流表示數(shù)變小
(2)為了得到合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,滑動變阻器應(yīng)選E(填E或F)
(3)用此方法測量該電池的電動勢和內(nèi)阻,并把測量結(jié)果記錄在圖乙所示的圖中,由圖可知電池的電動勢為1.5V,內(nèi)阻為1.0Ω

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.如圖所示,ABC是一個用折射率n>2的通明介質(zhì)做成的棱鏡,其截面為等腰直角三角形,現(xiàn)有一束光從圖示位置垂直入射到棱鏡的AB面上,則該光束( �。�
A.能從AB面射出B.能從BC面射出
C.進(jìn)入棱鏡后速度不變D.進(jìn)入棱鏡后波長變長

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖,一束電子沿某坐標(biāo)軸運(yùn)動,在x軸上的A點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向沿z軸正方向,則該束電子的運(yùn)動方向是( �。�
A.z軸正方向B.z軸負(fù)方向C.y軸正方向D.y軸負(fù)方向

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn),可供選擇的器材如下:
A.待測干電池一節(jié)
B.電流表A(量程為0~60mA,內(nèi)阻為RA=18Ω)
C.電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻Rv約3kΩ)
D.滑動變阻器R1(0~5Ω)
E.滑動變阻器R2(0~30Ω)
F.定值電阻R3(阻值為2Ω)
G.定值電阻R4(阻值為l0Ω)

(1)為完成實(shí)驗(yàn),滑動變阻器應(yīng)該選R2,定值電阻應(yīng)該選R3(填寫器材后面的代號);
(2)請完善圖a中的電路圖;
(3)根據(jù)圖b中已描的點(diǎn)畫出U-I圖象,由圖象得該電源的電動勢E=1.47V,內(nèi)阻r=1.07Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖所示.一個半徑為R的14透明球體放置在水平面上,一束平行單色光沿水平方向垂直射向球體的AB面上,這些光線中有一部分不能從柱體的曲面AC上射出,已知該球體對平行單色光的折射率為2,不考慮各個面上的反射,則:求:
①圓柱曲面上能射出光線的部分占AC表面的幾分之幾?
②經(jīng)曲面射出的光最后射到水平面上,求光束在直線BC上射不到的區(qū)域范圍.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

17.“東方一號”人造地球衛(wèi)星A和“華衛(wèi)二號”人造地球衛(wèi)星B,它們的質(zhì)量之比為mA:mB=1:2,它們的軌道半徑之比為2:1,則衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的線速度大小之比22向心加速度大小之比14

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖所示,小明用與水平方向成θ角的輕繩拉木箱,沿水平面做勻速直線運(yùn)動,此時繩中拉力為F,則木箱所受合力大小為( �。�
A.FB.0C.FcosθD.Fsinθ

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.有一規(guī)格為“3V  0.25A”的小燈泡,要測繪該燈泡的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材:
電流表(量程為0~300mA,內(nèi)阻約5Ω);
電壓表(量程為0~4V,內(nèi)阻約3kΩ);
滑動變阻器A(最大阻值20Ω,額定電流1A);
滑動變阻器B(最大阻值1 750Ω,額定電流0.3A);
學(xué)生電源E(電動勢6V,內(nèi)阻不計(jì));
開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
(1)滑動變阻器應(yīng)該選擇A(填字母代號).
(2)請完成實(shí)物電路的連線.
(3)考慮到電流表內(nèi)阻和電壓表內(nèi)阻,根據(jù)實(shí)物圖的連接方式判斷燈泡正常發(fā)光時測量的電阻阻值偏�。ㄌ睢捌蟆被颉捌 保�
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖,發(fā)現(xiàn)燈泡的伏安特性曲線不是直線,其原因是燈絲電阻隨溫度升高而變化.

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同步練習(xí)冊答案