2.如圖所示,MN和PQ是豎直放置的兩根平行的金屬導軌,它們相距為L,整個裝置置于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里,導體棒ab可沿導軌無摩擦地滑動,若導軌足夠長,導體棒ab電阻為r.試分析:
(1)若在M、P端接一個阻值為R的定值電阻(如圖(甲)所示),導體棒ab從靜止開始下滑,則導體棒ab最終穩(wěn)定時導體棒ab上什么物理量將為一定值,該定值等于多少?
(2)若將(1)問中地電阻器換成一個電容為C的電容器,導體棒ab電阻忽略不計,(如圖(乙)所示),其它條件不變,再回答(1)問中的問題.

分析 (1)導體切割磁感線產(chǎn)生電動勢,從而在導線中形成感應(yīng)電流,當導體棒受力平衡時,速度達最大值;
(2)由于電容器只能在充放電時形成電流,則根據(jù)E=BLv及電容器的性質(zhì)可明確最終物體的運動情況.

解答 解:(1)ab從靜止開始下滑,最終穩(wěn)定時,則有:
mg=BIL;
由E=BLv及I=$\frac{E}{R+r}$可得:
mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$
故最終穩(wěn)定時,棒的速度將保持不變;v=$\frac{mg(R+r)}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)當在M、P之間接一個電容時,導體棒ab開始在重力作用下加速運動,從而使電容器上的電壓逐漸增大,電容器不斷充電,導體棒ab上有電流流過,所以將在重力和安培力的共同作用下加速向下運動;到某一時刻,導體棒ab的運動趨于穩(wěn)定時,有I=$\frac{△q}{△t}$,而△q=C△U;
電容器兩端的電壓等于電源的電動勢;
故△U=BL△v,
由加速度公式可得a=$\frac{△v}{△t}$
得:a=$\frac{mg}{m+C{B}^{2}{L}^{2}}$
說明最終具有穩(wěn)定的加速度
答:(1)導體棒ab最終穩(wěn)定時導體棒ab上的速度恒定,大小為$\frac{mg(R+r)}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)加速度恒定,大小為$\frac{mg}{m+C{B}^{2}{L}^{2}}$

點評 本題考查導體切割磁感線中的電路問題,要注意明確閉合電路歐姆定律及電容器的特點;注意電阻和電容的區(qū)別.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.冬奧會單板滑雪U型池比賽,是運動員僅利用一滑板在U型池雪面上滑行.裁判員根據(jù)運動員騰空的高度、完成動作的難度和效果等因素評分,并要求運動員在滑動的整個過程中,身體的任何部位均不能觸及滑道.
單板滑雪U型池的比賽場地截面示意圖如圖所示,場地由兩個完全相同的$\frac{1}{4}$圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成,圓弧滑道的半徑R=3.5m,B、C分別為圓弧滑道的最低點,B、C間的距離s=8m,運動員在水平滑道以一定的速度沖向圓弧滑道CD,到達圓弧滑道的最高位置D后豎直向上騰空躍起,在空中做出翻身、旋轉(zhuǎn)等動作,然后再落回D點.假設(shè)某次比賽中運動員經(jīng)過水平滑道B點時水平向右的速度v0=17m/s,運動員從B點勻變速直線運動到C點所用時間t=0.5s,從D點躍起時的速度vD=8m/s.設(shè)運動員連同滑板的質(zhì)量m=50kg,忽略空氣阻力的影響,重力加速度g取10m/s2.求:

(1)運動員從D點躍起后在空中完成動作的時間;
(2)運動員從C點到D點運動的過程中需要克服摩擦阻力所做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.把兩塊表面干凈鉛壓緊就能結(jié)合在一起,把打碎了的兩塊玻璃用多大的力也無法將它們拼合起來其原因是(  )
A.鉛的分子之間有引力,而無斥力
B.玻璃分子之間有斥力,而無引力
C.分子之間的引力和斥力是同時存在的,只不過因兩鉛塊分子之間的距離能靠近到引力大于斥力的程度
D.以上說法都不對

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.某興趣小組在做“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,通過粗測電阻絲的電阻約為5Ω,為了使測量結(jié)果盡量準確,從實驗室找到以下供選擇的器材:
A.電池組(3V,內(nèi)阻約1Ω)
B.電流表A1(0~3A,內(nèi)阻0.012 5Ω)
C.電流表A2(0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)
D.電壓表V1(0~3V,內(nèi)阻4kΩ)
E.電壓表V2(0~15V,內(nèi)阻15kΩ)
F.滑動變阻器R1(0~20Ω,允許最大電流1A)
G.滑動變阻器R2(0~2 000Ω,允許最大電流0.3A)
H.開關(guān)、導線若干
(1)實驗時應(yīng)從上述器材中選用ACDFH(填寫儀器前字母代號).
(2)測電阻時,電流表、電壓表、待測電阻Rx在組成測量電路時,應(yīng)采用電流表外接法,將設(shè)計的電路圖畫在圖1方框內(nèi).
(3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖2,則讀數(shù)為0.900 mm.
(4)若用L表示金屬絲的長度,d表示直徑,測得電阻為R,請寫出計算金屬絲電阻率的表達式ρ=$\frac{πRrpfvmrq^{2}}{4L}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

17.如圖所示,導線全部為裸導線,半徑為R的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一根長度大于2R的導線MN以速率V在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑動到右端,電路的固定電阻為r,其余電阻忽略不計,在MN滑動過程中通過電阻r上的電流強度的平均值為$\frac{πBRv}{2r}$,當MN從圓環(huán)的左端滑到右端時通過r的電量為$\frac{πB{R}^{2}}{r}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示是一個同學蕩秋千的示意圖.由于阻力作用,秋千蕩起的幅度越來越小,這說明(  )
A.能量逐漸消失B.勢能轉(zhuǎn)化成動能
C.動能轉(zhuǎn)化成勢能D.以上說法都不正確

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.像打點計時器一樣,光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器,每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成.當有物體從光電門通過時,光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.現(xiàn)利用如圖1所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗,圖2中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板,1、2是固定在木板上間距為l的兩個光電門(與之連接的兩個光電計時器沒有畫出).小車上固定著用于擋光的窄片K,讓小車從木板的頂端滑下,光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2

(1)用游標卡尺測量窄片K的寬度(如圖3)d=5.15×10-3m(已知l>>d),光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s;
(2)用米尺測量兩光電門的間距為l,則小車的加速度表達式a=$a=\frac{{(t_1^2-t_2^2){d^2}}}{2lt_1^2t_2^2}$(各量均用(1)(2)里的已知量的字母表示);
(3)該實驗中,為了把砂和砂桶拉車的力當作小車受的合外力,就必須平衡小車受到的摩擦力,正確的做法是不掛砂和砂桶的情況下將木板一端抬高,當小車能夠勻速下滑時說明已經(jīng)平衡摩擦力;
(4)某位同學通過測量,把砂和砂桶的重量當作小車的合外力F,作出a-F圖線.如圖3中的實線所示.試分析:圖線不通過坐標原點O的原因是平衡摩擦力時木板傾角太大;曲線上部彎曲的原因是沒有滿足小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的質(zhì)量.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.在《驗證機械能守恒定律》的實驗中,打點計時器所接交流電頻率為50Hz,當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2.實驗選用重錘質(zhì)量為m(kg),從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶,紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D至O點的距離如圖所示,則重錘從O運動到C,重力勢能減少0.55J.重錘經(jīng)過C時的速度為3.3m/s.其動能增加0.54J.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.在觀察光的干涉現(xiàn)象的實驗中,將兩片刀片合在一起,在涂有墨汗的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫;按圖所示的方法,讓激光束通過自制的雙縫.
(1)保持縫到光屏的距離不變,換用不同間隙的雙縫,雙縫的間隙越小,屏上明暗相間的條紋間距越大(填“越大”或“越小”);
(2)保持雙縫的間隙不變,光屏到縫的距離越大,屏上明暗相間的條紋間距越大(“越大”或“越小”);
(3)在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下,用不同顏色的光做實驗,發(fā)現(xiàn)用藍色光做實驗在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實驗時小(“大”或“小”);
(4)實驗觀察到光屏上呈現(xiàn)明暗相間的條紋,試運用波動理論對明紋的形成予以解釋.
答:同一色光透過雙縫的光形成相干光源,在光屏相遇,有的區(qū)域光振動加強,有的區(qū)域光振動減弱,光振動加強區(qū)域呈現(xiàn)明紋.

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