如圖所示,電阻可忽略不計(jì)的光滑水平軌道,導(dǎo)軌間距L=1m,在導(dǎo)軌左端接阻值R=0.3Ω的電阻。在導(dǎo)軌框內(nèi)有與軌軌平面垂直的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)邊界為矩形區(qū)域cdef,其中cd、ef與導(dǎo)軌垂直,磁場(chǎng)寬度剛好等于軌軌間距L,磁場(chǎng)長(zhǎng)度s=1m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量為m=1kg,電阻r="0.2" Ω的金屬導(dǎo)體棒MN垂直放置于導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,F(xiàn)對(duì)金屬棒施以垂直于導(dǎo)軌的水平外力F,金屬棒從磁場(chǎng)的左邊界cd處由靜止開始以加速度a=0.4m/s2作勻加速運(yùn)動(dòng)。
(1) 推導(dǎo)出水平拉力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系式;
(2) 力F作用一段時(shí)間t1后撤去力F;若已知撤去F后金屬棒的速度v隨位移x的變化關(guān)系為(v0為撤去F時(shí)金屬棒速度),并且金屬棒運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)速度恰好為零,則外力F作用的時(shí)間t1為多少?
(3) 若在金屬棒離開磁場(chǎng)區(qū)域前撤出外力F,試定性畫出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度隨位移變化所對(duì)應(yīng)的各種可能的圖線.(直接畫圖,不需要進(jìn)行有關(guān)推導(dǎo))
⑵t="1s(3)" 各種可能圖形如下
⑴ 金屬棒作勻加速運(yùn)動(dòng),t時(shí)刻的速度V=at         (1分)
金屬棒速度V時(shí)回路中的感應(yīng)電流       (1分)
金屬棒中電流為I時(shí)受到的安培力F=BIL         (1分)
由牛頓第二定律知                 (1分)
所以拉力        (2分)
⑵ 設(shè)F的作用時(shí)間為t,在該時(shí)間內(nèi)
金屬棒達(dá)到的速度V0=at=0.4t              (1分)
金屬棒的位移             (1分)
由題意給定關(guān)系式知撤去力F到停止運(yùn)動(dòng)的位移x2
        (1分)
又根據(jù)題意知           (1分)
由以上幾式可解得t=1s             (2分)
⑶ 各種可能圖形如下。(每個(gè)圖1分)
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

某同學(xué)為了探究渦流制動(dòng)原理,在玩具小車的底部固定了一個(gè)水平放置的矩形線圈abcd,小車(含線圈)總質(zhì)量為4kg,閉合線圈共100匝,線圈長(zhǎng)Lab=Lcd=20cm,線圈寬Lbc=Lad=10cm,線圈的電阻為0.5歐,在小車軌道的正前方布置了一個(gè)固定的磁場(chǎng)區(qū),磁場(chǎng)的邊界始終與線圈bc邊平行,磁場(chǎng)的方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,忽略小車與軌道面的摩擦,小車的初速度為2m/s。當(dāng)線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),求
1線圈中感應(yīng)電流的大。
2線圈受安培力的大?
3小車加速度大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,光滑的長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌寬度d=50cm,導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角?=37°,導(dǎo)軌上端電阻R=0.8?,其他電阻不計(jì),導(dǎo)軌放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T。金屬棒ab從上端由靜止開始下滑,金屬棒ab的質(zhì)量m=0.1kg。(sin37°=0.6,g=10m/s2)

(1)求導(dǎo)體棒下滑的最大速度;
(2)求當(dāng)速度達(dá)到5m/s時(shí)導(dǎo)體棒的加速度;
(3)若經(jīng)過時(shí)間t,導(dǎo)體棒下滑的垂直距離為s,速度為v。若在同一時(shí)間內(nèi),電阻產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該電阻上產(chǎn)生的熱相同,求恒定電流I0的表達(dá)式(各物理量全部用字母表示)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示 .在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.2T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 , 導(dǎo)體棒 AB 在金屬框架上以 l0m/s 向右勻速滑動(dòng) , 金屬框架的寬度為 0.5m. R1=R2="20" Ω .  其它電阻不計(jì) .求

⑴流過導(dǎo)體棒 AB 的電流多大? 電流方向如何?
(2)R1上消耗的電功率是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

【2012?山東調(diào)考】如圖甲所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角,M、P兩端接一阻值為R的定值電阻,阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,其他部分電阻不計(jì).整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上.t=0時(shí)對(duì)金屬棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F,金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),通過R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量Φ和磁通量的瞬時(shí)變化率以及a、b兩端的電勢(shì)差Uab和通過金屬棒的電荷量q隨時(shí)間t變化的圖象中,正確的是(  )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(8分)如圖所示,平行導(dǎo)軌ab、cd所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,ac間連接電阻R,導(dǎo)體棒ef橫跨直導(dǎo)軌間,長(zhǎng)為L(zhǎng),電阻值為r,所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里,導(dǎo)軌的表面光滑,其電阻可忽略,在ef棒以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)的過程中,求:
①電阻R中的電流大小和方向;
②伏特表的示數(shù);
③所加外力的大;
④電阻R的發(fā)熱損耗的電功率。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角,導(dǎo)軌與定值電阻R1和R2相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一導(dǎo)體棒ab,質(zhì)量為m,其電阻R0與定值電阻R1和R2的阻值均相等,與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。若使導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng),當(dāng)上滑的速度為v時(shí),受到的安培力大小為F,此時(shí)(   )
A.電阻R1消耗的熱功率為Fv/3
B.電阻R0消耗的熱功率為Fv/6
C.整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgv·cosθ
D.整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為Fv

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,光滑的金屬導(dǎo)軌放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。平行導(dǎo)軌的寬度d=0.3m,定值電阻R=0.5?。在外力F作用下,導(dǎo)體棒abv=20m/s的速度沿著導(dǎo)軌向左勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。求:
(1)通過R的感應(yīng)電流大;
(2)外力F的大小。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌 MN、PQ 間距為 ,其電阻不計(jì),量導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成角。完全相同的兩金屬棒 分別垂直軌道放置,每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸,已知兩棒質(zhì)量均為 ,電阻均為,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度,棒在平行于導(dǎo)軌向上的力F 作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng),而棒恰好能夠保持靜止。取,問
(1)通過棒的電流I 是多少,方向如何?
(2)棒受到的力F 多大?
(3)棒每產(chǎn)生的熱量,力F 做的功 W 是多少?

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