发布时间 : 星期一 文章2019_2020版高中物理第三章习题课安培力的综合应用(教师备用)课时作业新人教版更新完毕开始阅读
解析:(1)金属棒受力如图所示,根据平衡条件可知
mgtan 37°=BIL 解得B=1 T;
(2)通电后把金属棒拉到最低点,无初速度释放,到达最高点时,由动能定理得 BIL·Lsin θ-mgL(1-cos θ)=0-0, 由三角函数知识可知θ=74°. 答案:(1)1 T (2)74°
11.(2019·陕西西安期中)如图所示,两平行导轨ab,cd竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I与时间的关系为I= kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间的动摩擦因数一定.以竖直向下为正方向,则下面关于金属棒PQ的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的是( B )
解析:因为开始加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的加速运动,然后加速度方向向上,加速度逐渐增大,做加速度逐渐增大的减速运动,
故选项B正确,A错误;根据牛顿第二定律得,金属棒的加速度a=,Ff=μFN=μFA=
μBIL=μBLkt,联立解得加速度a=g-t,故选项C,D错误.
12.(2019·辽宁鞍山期中)(多选)如图(甲)所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.垂直于导轨水平放置一根均匀金属棒于导轨上.从t=0时刻起,棒上有如图(乙)所示的持续交变电流I,其周期为T,大小为Im,图(甲)中所示方向为电流正方向.则金属棒( ABC )
A.一直向右移动
B.速度随时间周期性变化
C.受到的安培力随时间周期性变化 D.受到的安培力在一个周期内做正功
解析:由左手定则可知,金属棒一开始向右加速运动,当电流反向以后,金属棒开始减速,经过一个周期速度变为0,然后重复上述运动,选项A,B正确;安培力F=BIL,由图象可知前半个周期向右,后半个周期向左,不断重复,选项C正确;一个周期内,金属棒初、末速度相同,由动能定理可知安培力在一个周期内做功为零,选项D错误.
13.(2019·浙江余姚中学高二检测)如图所示,水平放置的两导轨P,Q间的距离L=0.5 m,垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2 T,垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1 kg,系在ab棒中点的水平绳跨过光滑轻质定滑轮与重量G=3 N的物块相连.已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10 V、内阻r=0.1 Ω,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计,要想ab棒处于静止状态,R应在哪个范围内取值?(最大静摩擦力等于滑动摩擦
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力,g取10 m/s)
解析:ab棒受向右的物块拉力F,大小为G,当ab棒恰不右滑时,由平衡关系得G-μmg-BI1L=0, ab棒恰不左滑时有G+μmg-BI2L=0, 依据闭合电路欧姆定律得
I1=,I2=
由以上各式代入数据解得 R1=9.9 Ω,R2=1.9 Ω,
所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω. 答案:1.9 Ω≤R≤9.9 Ω
14.(2019·黑龙江大庆实验中学高二期中)如图,ab,cd为相距2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,质量为3.6 kg的金属棒MN垂直于导轨放在其上,当金属棒中通入8 A的恒定电流时,金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动,加速度为
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2 m/s,当金属棒中通以同方向的 5 A的恒定电流时,棒恰好沿着导轨做匀速运动,求:
(1)此匀强磁场的磁感应强度的大小. (2)金属棒与导轨间的动摩擦因数. 解析:当金属棒通入电流I1=8 A时,
根据牛顿第二定律有 I1BL-μmg=ma
当金属棒通有电流I2=5 A时做匀速运动,根据平衡条件有 I2BL-μmg=0
联立解得B=1.2 T,μ=.
答案:(1)1.2 T (2)
15.(2019·江苏泰州检测)如图所示,电源电动势E=2 V,内电阻r= 0.5 Ω,竖直导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1 kg,电阻R=0.5 Ω,它与导轨的动摩擦因数μ=0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),有效长度L=0.2 m.为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动,我们施加一与纸面成30°角向里且与金属棒垂直的磁场,问磁场方向是斜向上
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还是斜向下?磁感应强度B的范围是多大?(g取10 m/s)
解析:以静止的金属棒为研究对象,其受力情况如图所示.根据平衡条件,若摩擦力Ff方向向上,则
B1ILsin 30°+μB1ILcos 30°=mg
若摩擦力方向向下,则B2ILsin 30°-μB2ILcos 30°=mg
其中电流I=
代入数据解得B1=2.95 T,B2=16.28 T,故所求磁感应强度的范围是2.95 T≤B≤16.28 T,根据左手定则可知其方向应斜向下且指向纸内. 答案:斜向下 2.95 T≤B≤16.28 T