当前位置:高中试题 > 物理试题 > 共点力的平衡 > 如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端...
题目
题型:长宁区二模难度:来源:
如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表并接在R两端,导轨电阻不计.t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右作匀加速运动,ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.2.第4s末,ab杆的速度为v=1m/s,电压表示数U=0.4V.取重力加速度g=10m/s2
(1)在第4s末,ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大?
(2)若第4s末以后,ab杆作匀速运动,则在匀速运动阶段的拉力为多大?整个过程拉力的最大值为多大?
(3)若第4s末以后,拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大?
(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线(要求画出0-6s的图线,并标出纵坐标数值).

魔方格
魔方格
答案
(1)4s末的感应电流:I=
U
R
=
0.4
2
=0.2A

电动势:E=I(R+r)=0.5V
由E=BLv得BL=
E
v
=
0.5
1
=0.5Tm

4s末ab受的安培力:F=BIL=0.1N
4s末的电动势为0.5V,4s末ab受到的安培力为0.1N;
(2)匀速阶段,ab受力平衡:
拉力F=μmg+F=0.5N
加速过程达到第4s末时拉力最大,Fmax=F+μmg+m•
△v
△t
=0.55N

匀速过程的拉力为0.5N;加速过程达4s末时拉力达最大,最大值为0.55N;
(3)若第4s末开始,拉力的功率不变,此时P=Fmax•v=0.55×1W=0.55W
设ab的最大速度为vm,此时的拉力为F",则P=F′•vm=(μmg+
B2L2vm
R+r
)vm

代入数据:(0.2×0.2×10+
0.52vm
2+0.5
)vm=0.55W

vm=1.08m/s
ab杆能达到的速度为1.08m/s;
(4)上述两种情况拉力F随时间t变化大致图线
在(2)、(3)情形中最终拉力为
F′=
P
vm
=0.51N

情形(2)中做匀速运动瞬间力达到0.51N,而情形(3)中功率不变,拉力随速度的增大逐渐减小,最后减小到0.51N.
如图所示:

魔方格
核心考点
试题【如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端】;主要考察你对共点力的平衡等知识点的理解。[详细]
举一反三
如图所示,在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B,C为一垂直固定在斜面上的挡板.A、B质量均为m,弹簧的劲度系数为k,系统静止于光滑水平面.现开始用一水平力F从零开始缓慢增大作用于P,(物块A一直没离开斜面,重力加速度g)下列说法正确的是(  )
A.力F较小时A相对于斜面静止,F增加到某一值,A相对于斜面向上滑行
B.力F从零开始增加时,A相对斜面就开始向上滑行
C.B离开挡板C时,弹簧伸长量为mgsinθ/k
D.B离开挡板C时,弹簧为原长
魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
物理学家密立根早在1911年就以下述著名的油滴实验推断自然界存在基元电荷,并推出了基元电荷的电量,其实验过程如下:
如图所示,水平放置的两平行绝缘金属板间距为d,在上极板的中间开一小孔,使质量为m的微小带电油滴从这个小孔落到极板中,忽略空气浮力,当极板上没加电压时,由于空气阻力大小与速度大小成正比(设比例系数为k,且k>O),经过一段时间后即可观察到油滴以恒定的速率v在空气中缓慢降落.
(1)极板上加电压u时可看到油滴以恒定的速率v2缓慢上升.试求油滴所带电量q ( 用d、u、k、v1、v2等已知量表示 ).
(2)在极板上不加电压时,油滴在极板内以恒定的速率v1下降时,移动某一定值的竖直距离所需时间为t1,加了电压u后以恒定速率v2上升同一竖直距离所需时间为t2,然后又把电压撤除,使所考察的油滴又降落,并对极板内照射x射线以改变油滴的带电量,再在极板上加上同样的电压u,重复上述操作测定油滴上升的时间,即可发现(
1
t1
+
1
t2
)始终是0.00535s-1的整数倍,由此可断定:一定存在基元电荷,若已知:d=2×10-2m,m=3.2×10-16kg,t1=11.9s,u=25V,g=9.8m/s2,试计算基元电荷的带电量(取两位有效数字).魔方格
题型:南汇区二模难度:| 查看答案
如图,光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场,磁感强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0.现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由静止开始运动,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触且垂直导轨运动,导轨电阻不计).求:
(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度;
(2)棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况.魔方格
题型:广东一模难度:| 查看答案
密度大于液体密度的固体颗粒,在液体中竖直下沉,但随着下沉速度变大,固体所受的阻力也变大,故下沉到一定深度后,固体颗粒就会匀速下沉.该实验是研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些量有关的实验,实验数据的记录如下表:(水的密度为ρ0=1.0×103kg/m3
题型:不详难度:| 查看答案
题型:桂林一模难度:| 查看答案
版权所有 CopyRight © 2012-2019 超级试练试题库 All Rights Reserved.
次序固体球的半径r(m)固体的密度ρ(kg/m3匀速下沉的速度v(m/s)
10.5×10-32.0×1030.55
21.0×10-32.0×1032.20
31.5×10-32.0×1034.95
40.5×10-33.0×1031.10
51.0×10-33.0×1034.40
60.5×10-34.0×1031.65
71.0×10-34.0×1036.60
有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.
如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.
(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?
(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量.魔方格