(13)質量為m=0.02 kg的通電細桿AB置于傾角為θ=37°的平行放置的導軌上,導軌的寬度L=0.2 m,桿AB與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,磁感應強度B=2 T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下,如圖所示.電池內阻不計,電阻R=16Ω,AB棒電阻r =4Ω試求出為使桿AB靜止不動,電池電動勢的范圍應是多少?(sin37°=0.6 cos37°=0.8)
電池電動勢的范圍應是2.8V-9.2V
解析
試題分析:桿AB中的電流為從A到B,所受的安培力方向平行于導軌向上.當電流較大時,導體有向上的運動趨勢,所受靜摩擦力向下;當靜摩擦力達到最大時,磁場力為最大值F1,此時通過AB的電流最大為Imax;電池電動勢最大Emax,同理,當電流最小時,應該是導體受向上的最大靜摩擦力,此時的安培力為F2,電流為Imin. 電池電動勢最小Emin。正確地畫出兩種情況下的受力圖如圖甲、乙,由平衡條件列方程求解。
根據甲受力圖列式如下:由物體的平衡
F1-mgsinθ-Ff1=0 ,F(xiàn)N-mgcosθ=0 Ff1=μFN ,F(xiàn)1=BImaxd,
解上述方程得:Emax=9.2V
根據乙受力圖由物體的平衡:
F2+Ff2-mgsinθ=0,F(xiàn)N-mgcosθ=0,F(xiàn)f2=μFN ,F(xiàn)2=BImind,
解上述方程得:Emin=2.8V
電池電動勢的范圍應是2.8V-9.2V
考點:物體的平衡 左手定則 安培力 閉合電路歐姆定律
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如圖所示,q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷,已知q1與q2之間的距離為L1, q2與q3之間的距離為L2,且每個電荷都處于平衡狀態(tài).
(1)如果q2為正電荷,則q1為________電荷,q3為電荷________.(填正、負)
(2)q1、q2的電荷量大小關系是q1________q2(填大于、小于、等于)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,用一根絕緣細線懸掛一個帶電小球,小球的質量為m ,電量為q ,現(xiàn)加一水平方向的勻強電場,平衡時絕緣細線與豎直方向夾角為θ。
求:(1)勻強電場的場強E大小是多少?(2)如果將電場方向順時針旋轉θ角、大小變?yōu)镋′后,小球平衡時,絕緣細線仍與豎直方向夾θ角,則的大小又是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖所示,質量為m1=5 kg的滑塊,置于一粗糙的斜面上,用一平行于斜面的大小為30 N的力F推滑塊,滑塊沿斜面向上勻速運動,斜面體質量m2=10 kg,且始終靜止,取g=10 m/s2,求:
(1)斜面對滑塊的摩擦力;
(2)地面對斜面體的摩擦力和支持力。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
把質量m的帶負電小球A,用絕緣細繩懸起,若將帶電荷量為Q的帶正電球B靠近A,當兩個帶電小球在同一高度相距r時,繩與豎直方向成α角.試求:
(1)A球受到的繩子拉力多大?
(2)A球帶電荷量是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖所示,AB部分是豎直平面內的四分之一圓弧軌道,在下端B與水平直軌道BC相切。一質量為的小物塊,在水平力
的作用下靜止于P點。已知PO與水平方向的夾角
,圓弧軌道的半徑
,圓弧軌道光滑,物塊與水平軌道BC之間的滑動摩擦因數(shù)
。重力加速度
.求:
(1)小物塊靜止于P點時水平力的大小;
(2)撤去水平力,由P點無初速釋放小物塊,求小物塊通過最低點B時軌道對小物塊的支持力
;
(3)小物塊在水平軌道上滑動的最大距離.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,一物塊置于水平地面上.當用與水平方向成角的力
拉物塊時,物塊做勻速直線運動;當改用與水平方向成
角的力
推物塊時,物塊仍做勻速直線運動.若
和
的大小相等,則物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖所示,傾角為的“U”型金屬框架下端連接一阻值為
的電阻,相互平行的金屬桿MN、PQ間距為
,與金屬桿垂直的虛線
、
區(qū)域內有垂直框架平面向上的勻強磁場,磁感應強度大小為
,
、
間距離為
,一長為
、質量為
、電阻為
的導體棒在全屬框架平面上與磁場上邊界
距離
處從靜止開始釋放,最后能勻速通過磁場下邊界
.重力加速度為
(金屬框架摩擦及電阻不計).求:
(1)導體棒剛到達磁場上邊界時速度大小
;
(2)導體棒勻速通過磁場下邊界時速度大小
;
(3)導體棒穿越磁場過程中,回路產生的電能.
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