甲圖，電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的傾角θ=53°，MO及PR部分的勻強磁場豎直向下，ON及RQ部分的磁場平行軌道向下，磁場的磁感應(yīng)強度大小相同，兩根相同的導(dǎo)體棒ab和cd分別放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并始終接觸良好．棒的質(zhì)量m=1.0kg，電阻R=1.0Ω，長度與導(dǎo)軌間距L相同，L=1.0m，棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.5，現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右，力隨時間變化如乙圖，同時由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動，g取10m/s2，求：
（1）ab棒的加速度大��；
（2）磁感應(yīng)強度B的大��；
（3）若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；
（4）求cd棒達到最大速度所需的時間．
（1）ab棒受到的滑動摩擦力：
f=μmg=0.5×1×10N=5N，
由圖乙所示圖象可知，t=0時拉力為：F=6N，
由牛頓第二定律得：F-f=ma，即為：6-5=1×a
解得加速度為：a=1m/s2；
（2）ab棒的速度為：v=at
ab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=BLv=BLat
ab棒受到的安培力為：FA=BIL=
B2L2at
2R
，
由圖乙所示圖象可知，當(dāng)t=2s時，F(xiàn)′=10N，
由牛頓第二定律得：F′-f-FA=ma，
即：10-5-
B2×12×1×2
2×1
=1×1，
解得磁感應(yīng)強度：B=2T；
（3）ab棒做勻加速直線運動，0～2s時間內(nèi)，ab棒的位移為：
x=
1
2
at2=
1
2
×1×22=2m，
ab棒的速度為：v=at=2m/s，
由能量守恒定律得：W-μmgx=
1
2
mv2+Q，
代入數(shù)據(jù)解得，解得電路中產(chǎn)生的熱量：Q=18J．
（4）由左手定則知，cd棒受到的安培力垂直斜面向下，
cd受到的安培力大�。篎A′=BLI=
B2L2at
2R
，
當(dāng)cd棒受到的摩擦力f′與重力沿斜面向下的分力相等時，棒的速度最大，
對cd棒在垂直于斜面方向上，由平衡條件得：FN=FA′+mgcos53°，
在平行于斜面方向上，由平衡條件得：μFN=mgsin53°，
解得，cd棒達到最大速度需要的時間：t=5s；
答：（1）ab棒的加速度大小為1m/s2；
（2）磁感應(yīng)強度B的大小為2T；
（3）這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱為18J；
（4）cd棒達到最大速度所需的時間為5s．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

豎直放置的光滑U形導(dǎo)軌寬0.5m，電阻不計，置于很大的磁感應(yīng)強度是1T的勻強磁場中，磁場垂直于導(dǎo)軌平面向里，如圖所示，質(zhì)量為10g，電阻為1Ω的金屬桿PQ無初速度釋放后，緊貼光滑導(dǎo)軌下滑（始終能處于水平位置）．（取g=10m/s2）問：
（1）PQ在下落中達到的最大速度多大？
（2）到通過PQ的電量達到0.2C時，PQ下落了多大高度？
（3）若PQ在下落中達到最大速度時，通過的電量正好為0.2C，則該過程中產(chǎn)生了多少熱量？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，兩根光滑平行的金屬導(dǎo)軌，放在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身電阻不計，斜面處在一勻強磁場中，方向垂直斜面向上，一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒，在沿斜面并與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升了h高度在上滑過程中（　�。�
A．金屬棒所受合外力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的熱量之和
B．恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量
C．金屬棒受到的合外力所做的功為零
D．恒力F與安培力的合力所做的功為mgh

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平放置的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ的一端接有電阻R0，不計電阻的導(dǎo)體棒ab靜置在導(dǎo)軌的左端MP處，并與MN垂直．以導(dǎo)軌PQ的左端為坐標(biāo)原點O，建立直角坐標(biāo)系xOy，Ox軸沿PQ方向．每根導(dǎo)軌單位長度的電阻為r．垂直于導(dǎo)軌平面的非勻強磁場磁感應(yīng)強度在y軸方向不變，在x軸方向上的變化規(guī)律為：B=B0+kx，并且x≥0．現(xiàn)在導(dǎo)體棒中點施加一垂直于棒的水平拉力F，使導(dǎo)體棒由靜止開始向右做勻加速直線運動，加速度大小為a．設(shè)導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，兩導(dǎo)軌間距為L．不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，不計其余部分的電阻．
（1）請通過分析推導(dǎo)出水平拉力F的大小隨橫坐標(biāo)x變化的關(guān)系式；
（2）如果已知導(dǎo)體棒從x=0運動到x=x0的過程中，力F做的功為W，求此過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（3）若B0=0.1T，k=0.2T/m，R0=0.1Ω，r=0.1Ω/m，L=0.5m，a=4m/s2，求導(dǎo)體棒從x=0運動到x=1m的過程中，通過電阻R0的電荷量q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，導(dǎo)軌是水平的，其間距l(xiāng)1=0.5m，ab桿與導(dǎo)軌左端的距離l2=0.8m，由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路電阻為0.2Ω，方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=1T，滑輪下掛一重物質(zhì)量0.04kg，ah桿與導(dǎo)軌間的摩擦不計，現(xiàn)使磁場以
△B
△t
=0.2T/s的變化率均勻地增大，問：當(dāng)t為多少時，M剛離開地面？（g取10m/s2）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，金屬三角形導(dǎo)軌EOF上放有一根金屬棒ab，拉動ab使它以速度v在勻強磁場中向右勻速平動，若導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細相同的均勻?qū)w，它們的電阻率相同，則在ab運動過程中（　�。�
A．感應(yīng)電動勢逐漸增大
B．感應(yīng)電流逐漸增大
C．感應(yīng)電流漸保持不變
D．金屬棒受到安培力逐漸增大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

有一種信號發(fā)生器的工作原理可以簡化為如圖所示的圖形，豎直面內(nèi)有半徑為R且相切與O點的兩圓形區(qū)域，其內(nèi)存在水平恒定的勻強磁場，長為2R的導(dǎo)體桿OA，以角速度ω繞過O點的固定軸，在豎直平面內(nèi)順時針豎直旋轉(zhuǎn)，t=0時，OA恰好位于兩圓的公切線上，下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢能差UAO隨時間變化的圖象可能正確的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩根金屬平行導(dǎo)軌MN和PQ放在水平面上，左端向上彎曲且光滑，導(dǎo)軌間距為L，電阻不計．水平段導(dǎo)軌所處空間有兩個有界勻強磁場，相距一段距離不重疊，磁場Ⅰ左邊界在水平段導(dǎo)軌的最左端，磁感強度大小為B，方向豎直向上；磁場Ⅱ的磁感應(yīng)強度大小為2B，方向豎直向下．質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導(dǎo)軌放置在其上，金屬棒b置于磁場Ⅱ的右邊界CD處．現(xiàn)將金屬棒a從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導(dǎo)軌運動．設(shè)兩金屬棒運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．

（1）若水平段導(dǎo)軌粗糙，兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的最大摩擦力均為
1
5
mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放．求：?金屬棒a剛進入磁場Ⅰ時，通過金屬棒b的電流大��；?若金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運動過程中，金屬棒b能在導(dǎo)軌上保持靜止，通過計算分析金屬棒a釋放時的高度h應(yīng)滿足的條件；
（2）若水平段導(dǎo)軌是光滑的，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，使其進入磁場Ⅰ．設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運動過程中，金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如右圖所示，一個閉合回路由兩部分組成。右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線，置于豎直向上均勻變化的磁場B1中，左側(cè)是光滑的傾角為θ的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計。磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，下述判斷不正確的是（    ）
A．圓形線圈中的磁場，方向向上均勻增強
B．導(dǎo)體棒a、b受到的安培力大小為mgsinθ
C．回路中的感應(yīng)電流為mgsinθ/B2d
D．圓形導(dǎo)線中的電熱功率為

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同步練習(xí)冊答案