如圖所示,兩根相距為d足夠長的平行金屬導(dǎo)軌位于水平的xOy平面內(nèi),導(dǎo)軌與x軸平行,一端接有阻值為R的電阻.在x>0的一側(cè)存在豎直向下的勻強磁場,一電阻為r的金屬直桿與金屬導(dǎo)軌垂直放置,且接觸良好,并可在導(dǎo)軌上滑動.開始時,金屬直桿位于x=0處,現(xiàn)給金屬桿一大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度.在運動過程中有一大小可調(diào)節(jié)的平行于x軸的外力F作用在金屬桿上,使金屬桿保持大小為a,方向沿x軸負方向的恒定加速度運動.金屬導(dǎo)軌電阻可忽略不計.求:

⑴金屬桿減速過程中到達x0的位置時,金屬桿的感應(yīng)電動勢E;
⑵回路中感應(yīng)電流方向發(fā)生改變時,金屬桿在軌道上的位置;
⑶若金屬桿質(zhì)量為m,請推導(dǎo)出外力F隨金屬桿在x軸上的位置(x)變化關(guān)系的表達式.
E=Bd  xm=v02/2a
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:計算題

如圖所示,半徑為L1 =" 2" m的金屬圓環(huán)內(nèi)上、下兩部分各有垂直圓環(huán)平面的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B1 =" 10/π" T.長度也為L1、電阻為R的金屬桿ab,一端處于圓環(huán)中心,另一端恰好搭接在金屬環(huán)上,繞著a端做逆時針方向的勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω =" π/10" rad/s.通過導(dǎo)線將金屬桿的a端和金屬環(huán)連接到圖示的電路中(連接a端的導(dǎo)線與圓環(huán)不接觸,圖中的定值電阻R1 = R,滑片P位于R2的正中央,R2 = 4R),圖中的平行板長度為L2 =" 2" m,寬度為d =" 2" m.當(dāng)金屬桿運動到圖示位置時,在平行板左邊緣中央處剛好有一帶電粒子以初速度vo =" 0.5" m/s向右運動,并恰好能從平行板的右邊緣飛出,之后進入到有界勻強磁場中,其磁感應(yīng)強度大小為B2 =" 2" T,左邊界為圖中的虛線位置,右側(cè)及上下范圍均足夠大.(忽略金屬桿與圓環(huán)的接觸電阻、圓環(huán)電阻及導(dǎo)線電阻,忽略電容器的充放電時間,忽略帶電粒子在磁場中運動時的電磁輻射等影響,不計平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及帶電粒子的重力和空氣阻力.提示:導(dǎo)體棒以某一端點為圓心勻速轉(zhuǎn)動切割勻強磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BL2ω/2)試分析下列問題:
(1)從圖示位置開始金屬桿轉(zhuǎn)動半周期的時間內(nèi),兩極板間的電勢差UMN;
(2)帶電粒子飛出電場時的速度方向與初速度方向的夾角θ;
(3)帶電粒子在電磁場中運動的總時間t

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MNPQ相距l,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的    勻強磁場,磁感強度為B。一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab,垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場左邊界相距l0。現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由靜止開始運動,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸,導(dǎo)軌電阻不計)。求:
(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度;(2)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能;
(3)試分析討論ab棒在磁場中可能的運動情況。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,甲、乙兩圖為勻強磁場垂直放置的兩個金屬框架,甲圖接有一個電阻R、乙圖接有自感系數(shù)為L的線圈,其直流電阻也為R,其他部分兩圖都相同,下列說法正確的是       (   )
A.導(dǎo)體AB以相同的加速度向右做勻加速直線運動且位移相同,則甲圖中外力做功多
B.導(dǎo)體AB以相同的加速度向右做勻加速直線運動且位移相同,則乙圖中外力做功多
C.導(dǎo)體AB以相同的速度向右做勻速直線運動且位移相同,則甲圖中外力做功多
D.導(dǎo)體AB以相同的速度向右做勻速直線運動且位移相同,則乙圖中外力做功多

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

Π型光滑金屬導(dǎo)軌對水平地面傾斜固定,空間有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場,將一根質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,如圖9,金屬桿ab從高度h1處釋放后,到達高度為h2的位置(如圖中虛線所示),其速度為v,在此過程中,設(shè)重力G和磁場力F對桿ab做的功分別為WG和WF,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,那么以下關(guān)系式中正確的是
A.mv2 > mgh1一mgh2+WFB.mv2=WG+WF
C.mv2 + Q = WG+WFD.mv2+Q = WG

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖12-19所示,磁場的方向垂直于xy平面向里。磁感強度B沿y方向沒有變化,沿x方向均勻增加,每經(jīng)過1cm增加量為1.0×10-4T,即。有一個長L=20cm,寬h=10cm的不變形的矩形金屬線圈,以v=20cm/s的速度沿x方向運動。問:

(1)線圈中感應(yīng)電動勢E是多少?
(2)如果線圈電阻R=0.02Ω,線圈消耗的電功率是多少?
(3)為保持線圈的勻速運動,需要多大外力?機械功率是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,電阻忽略不計的兩根兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,其上端接一阻值為3Ω的電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強磁場B,磁場區(qū)域的高度為d=0.5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3Ω;導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6Ω,它們分別從圖中M、N處同時由靜止開始沿導(dǎo)軌向下滑動,且都能勻速穿過磁場區(qū)域,當(dāng)b 剛穿出磁場時a正好進入磁場。(不計a、b之間的作用)求:
(1)在整個過程中,a棒和b棒分別克服安培力做了多少功?
(2)在b穿過磁場區(qū)域過程中,電阻R產(chǎn)生的電熱;
(3)M點和N點距L1的高度分別為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖3-5-22所示,MN、PQ為兩根間距不均的金屬導(dǎo)軌,水平放置在豎直向下的勻強磁場中,導(dǎo)軌的一端接阻值為10 Ω的電阻R1和電流表,另一端接阻值為5 Ω的電阻R2.質(zhì)量為m="0.1" kg的金屬棒放在導(dǎo)軌ab處,以初速度v0="8" m/s滑到導(dǎo)軌的a′b′處,歷時t="0.08" s.導(dǎo)軌在ab處的間距L1="0.5" m,在a′b′處的間距L2="1.0" m.若金屬棒滑動時始終與導(dǎo)軌接觸良好,電流表的示數(shù)保持不變,不計棒與導(dǎo)軌間的摩擦以及其他電阻的影響.求:

圖3-5-22
(1)金屬棒在導(dǎo)軌a′b′處的速度;
(2)電流表的示數(shù);
(3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,金屬桿ab放在兩水平放置的長直平行金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌間的寬度為1.0m,其間有豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1.0T,現(xiàn)用導(dǎo)線與插入電解槽中的兩惰性電極C,D相連,回路的總電阻為2Ω,電解液為500mL的CuSO4溶液,現(xiàn)對棒施加一大小為3N的水平恒力,棒恰好開始運動,最后達到穩(wěn)定狀態(tài),從棒開始運動到棒達到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中,C,D中的某電極增重3.2mg.(設(shè)電解時該電極無氫氣析出,且不考慮水解和溶液體積的變化)

(1)寫出電極D的反應(yīng)式;
(2)寫出電解CuSO4溶液的化學(xué)方程式;
(3)棒達到穩(wěn)定狀態(tài)時的速度為多大?
(4)ab棒剛達到穩(wěn)定速度時,溶液中氫離子濃度約為多少?
(5)從棒開始運動到達到穩(wěn)定過程中,棒ab移動的距離?
 

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同步練習(xí)冊答案