精英家教網(wǎng)如圖所示,水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌a、b、c位于同一水平面上,a與b、b與c相距均為d=1m,導(dǎo)軌ac間橫跨一質(zhì)量為m=1kg的金屬棒MN,棒與三條導(dǎo)軌垂直,且始終接觸良好.棒的電阻r=2Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì).在導(dǎo)軌bc間接一電阻為R=2Ω的燈泡,導(dǎo)軌ac間接一理想電壓表.整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).若施加的水平外力功率恒定,且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s,則水平外力的功率為
 
W,此時(shí)電壓表讀數(shù)為
 
V.
分析:當(dāng)棒子達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí),拉力等于安培力,根據(jù)閉合電路歐姆定律、結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小求出安培力的大小,從而求出水平外力的功率.電壓表的示數(shù)等于整個(gè)棒子產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)減去下半部分的內(nèi)電壓.
解答:解:E=Bdv=2×1×1.5V=3V,
產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=
E
R
=
E
R+
r
2
=
3
2+1
A=1A

則安培力的大小FA=BId=2×1×1N=2N.
則水平外力的功率P=Fv=FAv=2×1.5W=3W.
電壓表的示數(shù)U=B?2dv-I?
r
2
=2×2×1.5-1×1V=5V.
故答案為:3,5.
點(diǎn)評(píng):本題其他部分都是常規(guī)問(wèn)題,只有要注意電壓表的讀數(shù)不等于燈泡的電壓,而是金屬棒上半部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與燈泡電壓之和.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌、位于同一水平面上,、相距均為=1m,導(dǎo)軌間橫跨一質(zhì)量為=1kg的金屬棒MN,棒與三條導(dǎo)軌垂直,且始終接觸良好。棒的電阻=2Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。在導(dǎo)軌間接一電阻為R=2Ω的燈泡,導(dǎo)軌間接一理想電壓表。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。試求:

(1)若施加的水平恒力F=8N,則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多大?

(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s,則水平外力的功率為多大?此時(shí)電壓表讀數(shù)為多少?

(3)若施加的水平外力使棒MN由靜止開(kāi)始做加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且經(jīng)歷=1s時(shí)間,燈泡中產(chǎn)生的熱量為12J,試求此過(guò)程中外力做了多少功?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌、位于同一水平面上,、相距均為=1m,導(dǎo)軌間橫跨一質(zhì)量為=1kg的金屬棒MN,棒與三條導(dǎo)軌垂直,且始終接觸良好。棒的電阻=2Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。在導(dǎo)軌間接一電阻為R=2Ω的燈泡,導(dǎo)軌間接一理想電壓表。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下,F(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。試求:

(1)若施加的水平恒力F=8N,則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多大?

(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s,則水平外力的功率為多大?此時(shí)電壓表讀數(shù)為多少?

(3)若施加的水平外力使棒MN由靜止開(kāi)始做加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且經(jīng)歷=1s時(shí)間,燈泡中產(chǎn)生的熱量為12J,試求此過(guò)程中外力做了多少功?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌、位于同一水平面上,相距均為=1m,導(dǎo)軌間橫跨一質(zhì)量為=1kg的金屬棒MN,棒與三條導(dǎo)軌垂直,且始終接觸良好。棒的電阻=2Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。在導(dǎo)軌間接一電阻為R=2Ω的燈泡,導(dǎo)軌間接一理想電壓表。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下,F(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。試求:

(1)若施加的水平恒力F=8N,則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多大?

(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s,則水平外力的功率為多大?此時(shí)電壓表讀數(shù)為多少?

(3)若施加的水平外力使棒MN由靜止開(kāi)始做加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且經(jīng)歷=1s時(shí)間,燈泡中產(chǎn)生的熱量為12J,試求此過(guò)程中外力做了多少功?

 

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(18分)如圖所示,水平設(shè)置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌、、位于同一水平面上,相距均為=1m,導(dǎo)軌間橫跨一質(zhì)量為=1kg的金屬棒MN,棒與三條導(dǎo)軌垂直,且始終接觸良好。棒的電阻=2Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。在導(dǎo)軌間接一電阻為R=2Ω的燈泡,導(dǎo)軌間接一理想電壓表。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下,F(xiàn)對(duì)棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。試求:
(1)若施加的水平恒力F=8N,則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多大?
(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度為1.5m/s,則水平外力的功率為多大?此時(shí)電壓表讀數(shù)為多少?
(3)若施加的水平外力使棒MN由靜止開(kāi)始做加速度為2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且經(jīng)歷=1s時(shí)間,燈泡中產(chǎn)生的熱量為12J,試求此過(guò)程中外力做了多少功?

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