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如圖為一電梯簡化模型，導體棒ab架在水平導軌上，導軌間加有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B=10T．導體棒ab通過輕質細繩與電梯箱體相連，所有摩擦都不計，已知ab棒的長度為l=10m，質量不計，通過的電流大小為I，電梯箱體質量為m=100km，求：
（1）為了能提起電梯箱體，導體棒ab中的電流方向應朝哪？大小至少為多少？
（2）現(xiàn)使導體棒以恒定的功率P（即安培力的功率）從靜止運行，試通過列式分析ab棒中電流的大小如何變化？
（3）若在題（2）中P=5000W，電梯箱體上升h=1m高度時，運行達到穩(wěn)定狀態(tài)，則此過程電梯運行的時間為多少？
（1）因為安培力的方向水平向左，根據(jù)左手定則知，導體棒中的電流方向為：b到a．
根據(jù)BIl≥mg，得：I≥
mg
Bl
=10A．
（2）BIl-mg=ma，P=BIlv
因為v在增大，而功率P不變，所以I在變小，
當BIl-mg=0時，箱體做勻速直線運動，導體棒中電流保持不變．
（3）當a=0時，BIl-mg=0
得：I=
mg
Bl
=10A，
則速度：v=
P
BIl
=
P
mg
=5m/s．
根據(jù)動能定理得：Pt-mgh=
1
2
mv2
解得：t=
mgh+
1
2
mv2
P
=
1000+1250
5000
s=0.45s．
答：（1）為了能提起電梯箱體，導體棒ab中的電流方向b到a，大小至少為10A．
（2）ab棒中的電流先變小后不變．
（3）此過程電梯運行的時間為0.45s．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩條平行的光滑水平導軌上，用套環(huán)連著一質量為0.2kg、電阻為2Ω的導體桿ab，導軌間勻強磁場的方向垂直紙面向里．已知R1=3Ω，R2=6Ω，電壓表的量程為0～10V，電流表的量程為0～3A（導軌的電阻不計）．求：
（1）將R調到30Ω時，用垂直于桿ab的力F=40N，使桿ab沿著導軌向右移動且達到最大速度時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則桿ab的速度多大？
（2）將R調到3Ω時，欲使桿ab運動達到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則拉力應為多大？
（3）在第（1）小題的條件下，當桿ab運動達到最大速度時突然撤去拉力，則電阻R1上還能產生多少熱量？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，一正方形單匝線框abcd放在光滑絕緣水平面上，線框邊長為L、質量為m、電阻為R，該處空間存在一方向垂直紙面向里的勻強磁場，其右邊界MN平行于ab，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，已知
t0
時刻B=
B0
．問：
（1）若線框保持靜止，則在時間
t0
內產生的焦耳熱為多少？
（2）若線框從零時刻起，在一水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為a，經過時間
t0
線框cd邊剛要離開邊界MN，則在此過程中拉力做的功為多少？（設線框中產生的感應電流大小為I）
王怡同學解法：由勻加速直線運動規(guī)律，經過時間
t0
線框的位移為s=
1
2
a
t20
；由牛頓第二定律：F-
B0
IL=ma；所以W=Fs=
1
2
m
a2
t20
+
1
2
B0
ILa
t20
．你認為王怡同學的解法是否正確，若不正確，請你寫出正確的解法．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導軌相距L，與水平面的夾角為q，整個空間存在垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下．當導體棒EF以初速度v0沿導軌上滑至最大高度的過程中，導體棒MN一直靜止在導軌上，若兩導體棒質量均為m、電阻均為R，導軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導體棒EF上產生的焦耳熱為Q，求：
（1）導體棒MN受到的最大摩擦力；
（2）導體棒EF上升的最大高度．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，質量為m，阻值為R的導體棒ab垂直放在光滑足夠長的U形導軌的底端，U形導軌的頂端連接一個阻值為R的電阻，導軌平面與水平面成θ角，整個裝置處在與導軌平面垂直的勻強磁場中．現(xiàn)給導體棒沿導軌向上的初速度v0，在導體棒上升到最高點的過程中電阻上產生了Q的熱量，返回過程中，導體棒在到達底端前已經做勻速運動，速度大小為
v0
4
．導軌電阻不計，重力加速度為g．求：
（1）導體棒從開始運動到返回底端的過程中，回路中產生的電熱；
（2）導體棒上升的最大高度．
（3）導體棒在底端開始運動時的加速度大�。�

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，兩個正方形虛線框之間的四個區(qū)域有大小相等的勻強磁場，左側兩個區(qū)域垂直紙面向里，右側兩個區(qū)域垂直紙面向外．現(xiàn)有一個大小與磁場區(qū)域外邊緣等大的正方形金屬線框abcd正對著磁場區(qū)域水平向右勻速運動，在線圈通過磁場區(qū)域時有下面四個圖象，其中A是電路中電流時間圖象，B是線圈中bc部分兩端電壓時間圖象，C是線框受到的安培力時間圖象，D是線框中焦耳熱功率時間圖象，則可能正確的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在水平桌面上放置的足夠長的平行金屬導軌間串聯(lián)了一個電容為C、充電后電荷量為Q0的電容器，兩導軌間的距離為L；現(xiàn)將一質量為m的裸導體棒ab放在導軌上，方向與導軌垂直，整個裝置處在豎直方向的勻強磁場中，磁感應強度為B；當閉合開關S后，導體棒ab將向右運動．若導體棒與導軌接觸良好，忽略一切摩擦，則關于磁場方向以及閉合開關S后發(fā)生的現(xiàn)象，下列說法正確的是（　�。�
A．磁場方向豎直向上
B．電容器的電荷量將逐漸減少，直到不帶電
C．導體棒ab先做勻加速運動，然后做勻減速運動，直到靜止不動
D．導體棒ab先做變加速運動，然后做勻速運動

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，U形導體框架寬L=1m，與水平面成α=30°角傾斜放置在勻強磁場中，磁感應強度B=0.2T，垂直框面向上．在框架上垂直框邊放有一根質量m=0.2kg、有效電阻R=0.1Ω的導體棒ab，從靜止起沿框架無摩擦下滑，設框架電阻不計，框邊有足夠長，取g=10m/s2，求：ab棒下滑的最大速度vm．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖1所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30°角固定，軌距為L=1m，質量為m的金屬桿ab放置在軌道上，其阻值忽略不計．空間存在方向垂直于軌道平面向上的勻強磁場，磁感應強度為B=0.5T．P、M間接有阻值R1的定值電阻，Q、N間接變阻箱R．現(xiàn)從靜止開始釋放金屬桿ab，改變變阻箱的阻值R，測得桿的最大速度為vm，得到
1
vm
與
1
R
的關系如圖2所示．若軌道足夠長且電阻不計，重力加速度g取l0m/s2．求：
（1）金屬桿開始滑動時加速度值；
（2）金屬桿質量m和定值電阻R1阻值；
（3）當變阻箱R取4Ω，金屬桿ab運動的速度為
vm
2
時，定值電阻R1消耗的電功率．

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