如圖所示，導軌間的距離L=0.5m，B=2T，金屬棒ab的質(zhì)量為m=1㎏，物塊重G=3N，ab棒與導軌之間的動摩擦因素，電源的電動勢E=10V，r=1.0，導軌的電阻不計，ab電阻也為計，求（1）如果R較小時，摩擦力為多少？摩擦力的方向如何？（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）
（2）R的取值范圍為多少時，金屬棒ab處于靜止狀態(tài)（g=10m/s2）

【答案】分析：（1）當R較小時，電流較大，ab棒可向左滑動，受到滑動摩擦力，由滑動摩擦力公式求出大�。�
（2）當ab剛要向左滑動時和剛要向右滑動時，靜摩擦力向右和向左達到最大，由歐姆定律、安培力和平衡條件求出電阻的最大值和最小值，確定R的取值范圍．
解答：解：（1）當電阻R較小時，金屬棒ab受到的安培力大，金屬棒ab有向左運動 摩擦力為：
           Fμ=μFN=μmg=0.2×1×10N=2N  
         方向向右．         
    （2）、由全電路的歐姆定律得：I=             
    金屬棒ab受到的安培力：          
      當電阻較小時有：G+Fμ=    得：Rn=1Ω         
      當電阻較大時有：G=  得 Rm=9Ω     
    電阻的取值范圍：1Ω≤R≤9Ω     
答：（1）如果R較小時，摩擦力大小為2N，方向向右．
     （2）要使金屬棒ab處于靜止狀態(tài)，R的取值范圍為1Ω≤R≤9Ω．
點評：研究范圍問題，往往求出最大值或最小值來確定，常常采用極限分析法，得到臨界條件求解．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長導軌相距L，距左端L處的右側一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導軌的末端點O為坐標原點，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標軸。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時間t均勻變化的磁場B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應強度大小不隨時間變化，只沿x方向均勻變化的磁場B（x），如圖3所示；磁場B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開始下滑時左段磁場B（t）開始變化，金屬棒與導軌始終接觸良好，經(jīng)過時間t0金屬棒恰好滑到圓弧導軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。

（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應電動勢E；

（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開右段磁場B（x）區(qū)域，離開時的速度為v，求金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;

（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1，位置時停下來，

a．求金屬棒在水平軌道上滑動過程中遁過導體棒的電荷量q；

b．通過計算，確定金屬棒在全部運動過程中感應電流最大時的位置。

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

 如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L，距左端L處的中間連有一段傾角為θ的光滑傾斜導軌，其下端用一光滑小圓弧與右端的水平導軌相接，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上．斜面導軌所在區(qū)域無磁場，右段水平區(qū)域存在恒定的、豎直向下的勻強磁場B2，其磁感應強度B2待求．左段水平區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的、豎直向上的勻強磁場B1，其磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為，式中B0和k都是已知常數(shù)．在斜面軌道頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路．設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g．

(1)問金屬棒在傾斜面軌道上滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？

(2)求金屬棒在傾斜軌道上滑動的時間內(nèi)，回路中感應電流產(chǎn)生的焦耳熱量；

(3)若在金屬棒滑到傾斜軌道底端進入勻強磁場B2后剛好做勻速運動，求磁場的磁感應強度B2的大�。�

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源：2012屆北京市西城區(qū)高三4月第一次摸底考試物理卷（帶解析） 題型：計算題

如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長導軌相距L，距左端L處的右側一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導軌的末端點O為坐標原點，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標軸。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時間t均勻變化的磁場B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應強度大小不隨時間變化，只沿x方向均勻變化的磁場B（x），如圖3所示；磁場B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開始下滑時左段磁場B（t）開始變化，金屬棒與導軌始終接觸良好，經(jīng)過時間t0金屬棒恰好滑到圓弧導軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。

（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應電動勢E；
（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開右段磁場B（x）區(qū)域，離開時的速度為v，求金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1，位置時停下來，
a．求金屬棒在水平軌道上滑動過程中遁過導體棒的電荷量q；
b．通過計算，確定金屬棒在全部運動過程中感應電流最大時的位置。

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年北京市西城區(qū)高三4月第一次摸底考試物理卷（解析版） 題型：計算題

如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑長導軌相距L，距左端L處的右側一段彎成半徑為的四分之一圓弧，圓弧導軌的左、右兩段處于高度相差的水平面上。以弧形導軌的末端點O為坐標原點，水平向右為x軸正方向，建立Ox坐標軸。圓弧導軌所在區(qū)域無磁場；左段區(qū)域存在空間上均勻分布，但隨時間t均勻變化的磁場B（t），如圖2所示；右段區(qū)域存在磁感應強度大小不隨時間變化，只沿x方向均勻變化的磁場B（x），如圖3所示；磁場B（t）和B（x）的方向均豎直向上。在圓弧導軌最上端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路，金屬棒由靜止開始下滑時左段磁場B（t）開始變化，金屬棒與導軌始終接觸良好，經(jīng)過時間t0金屬棒恰好滑到圓弧導軌底端。已知金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g。

（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動過程中，回路中產(chǎn)生的感應電動勢E；

（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開右段磁場B（x）區(qū)域，離開時的速度為v，求金屬棒從開始滑動到離開右段磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;

（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1，位置時停下來，

a．求金屬棒在水平軌道上滑動過程中遁過導體棒的電荷量q；

b．通過計算，確定金屬棒在全部運動過程中感應電流最大時的位置。

 

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科目：高中物理 來源：江西省白鷺洲中學09-10學年高二下學期期中考試 題型：計算題

 如圖所示，一端封閉的兩條平行光滑導軌相距L，距左端L處的中間連有一段傾角為θ的光滑傾斜導軌，其下端用一光滑小圓弧與右端的水平導軌相接，導軌左右兩段處于高度相差H的水平面上．斜面導軌所在區(qū)域無磁場，右段水平區(qū)域存在恒定的、豎直向下的勻強磁場B2，其磁感應強度B2待求．左段水平區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的、豎直向上的勻強磁場B1，其磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為，式中B0和k都是已知常數(shù)．在斜面軌道頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導軌左段形成閉合回路．設金屬棒在回路中的電阻為R，導軌電阻不計，重力加速度為g．

(1)問金屬棒在傾斜面軌道上滑動時，回路中感應電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？

(2)求金屬棒在傾斜軌道上滑動的時間內(nèi)，回路中感應電流產(chǎn)生的焦耳熱量；

(3)若在金屬棒滑到傾斜軌道底端進入勻強磁場B2后剛好做勻速運動，求磁場的磁感應強度B2的大�。�

 

 

 

 

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