如圖所示,M,NM',N'是兩組平行的光滑金屬導軌,都水平放置,M,NM',N'的上方,二者如圖所示連接著,間距分別為dd/3.空間有方向豎直向上的勻強磁場,磁感應強度大小是B.A.b是兩根質(zhì)量都是m,長度、電阻都相同的金屬棒,分別放在兩導軌上,并都與導軌垂直,其中a棒用兩條長為l的細線懸掛在支架上,線伸直且棒與導軌接觸良好.現(xiàn)將a棒向右拉,使兩線伸直且處于水平位置,從靜止釋放,a擺下與導軌接觸后繼續(xù)向左擺動,至最大高度時用手接住,此時線與豎直方向的夾角為60°.求

(1)當a離開導軌后,b棒的運動速度大小及方向.
(2)若導軌電阻不計,由于電磁輻射而損耗的能量可以完全忽略,求b棒上生成的焦耳熱.
 

(1),方向向左 (2)

(1)a導線剛接觸導軌時的速度,a導線剛離開導軌時的速度
a導線與導軌接觸的短暫過程中,ab導線組成的閉合電路中有感應電流,兩棒都將受到磁場力,由于兩棒中的電流大小相等,但a導線在電路中的長度是b導線的3倍,因此a導線受到的磁場力也總是b導線的3倍,從而a導線的動量變化量的大小等于b導線的動量變化的3倍,即m(v2-v1)=3mv’,可解出b導線產(chǎn)生的速度大小,方向由左手定則判定是向左.
(2)根據(jù)能量守恒定律,電路中通過電阻生熱損失的能量等于系統(tǒng)減少的機械能,即Q=mgl-mgl/2-mv’2/2=,
由于ab導線的電流大小總相等,但a導線在電路中的部分是b導線的3倍,因此b導線中損失的熱量是總量的1/4,即
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖13所示:寬度L=1m的足夠長的U形金屬框架水平放置,框架處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度B=1T,框架導軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1.0Ω的金屬棒ab,棒ab與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,現(xiàn)用功率恒為6w的牽引力F使棒從靜止開始沿導軌運動(ab棒始終與導軌接觸良好且垂直),當棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q=5.8J時獲得穩(wěn)定速度,此過程中,通過棒的電量q=2.8C(框架電阻不計,g取10m/s2)。問:
(1)ab棒達到的穩(wěn)定速度多大?
(2)ab棒從靜止開始到穩(wěn)定速度所經(jīng)歷時間是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,一個半徑為r的光滑半圓形導體框置于磁感應強度為B的勻強磁場中,Oc為一個能繞O在框架上滑動的導體棒,Oa之間連接一個電阻R,導體框架和導體棒的電阻都不計.如果要使Oc能以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,則外力做功的功率是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩條彎曲的金屬導軌放在xoy坐標平面內(nèi),0至3l為一個曲線變化周期.曲線部分都是正弦曲線中的某四分之一,直線部分的長度為2l,并且平行與x軸,它們之間間距很小但彼此絕緣,左端通過電阻R連接.坐標平面內(nèi)有垂直于該平面的勻強磁場,磁感應強度的大小為B.一根平行于y軸的長導體棒沿x軸勻速運動,運動過程中與兩金屬導軌良好接觸,導軌足夠長,除R外其余電阻都不計.測得電阻R在較長的t時間內(nèi)的發(fā)熱量為Q,則導體棒的速度為

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,水平導軌離地高度H=0.8m,兩導軌相距L=0.5m,在靠近導軌邊緣處放一金屬直導線cd.cd質(zhì)量m=5g,勻強磁場豎直向上,磁感應強度B=0.5T,當開關閉合后,cd由于受安培力作用飛離導線做平拋運動,其落地點離導軌邊緣的水平距離s=0.8m,試求:

(1)導線cd離開導軌時的速度;
(2)從S接通到導線cd離開導軌的這段時間內(nèi),通過導線的電量.
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,兩平行的足夠長的金屬導軌間距為L,導軌與水平面成30°角。質(zhì)量為m,長為L,電阻為r的兩個完全相同的金屬棒ab、cd放置在導軌上,恰好均處于靜止狀態(tài)。整個裝置處于勻強磁場中,磁感應強度為B,磁場方向與導軌平面垂直向上。現(xiàn)用沿導軌向上的外力施與金屬棒ab上,使ab棒由靜止開始沿導軌向上做勻加速運動,加速度為a。則(滑動摩擦力與最大靜摩擦力近似相等)

⑴ 金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)是多少?
⑵ 要使金屬棒cd始終靜止在導軌上,金屬棒ab運動的速度不能超過多少?
⑶ 在金屬棒ab由靜止到達(2)中速度的過程中外力和安培力做的總功是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

兩足夠長且不計其電阻的光滑金屬軌道,如圖所示放置,間距為d=100cm,在左端斜軌道部分高h=1.25m處放置一金屬桿a,斜軌道與平直軌道以光滑圓弧連接,在平直軌道右端放置另一金屬桿b,桿A.b電阻Ra=2Ω,Rb=5Ω,在平直軌道區(qū)域有豎直向上的勻強磁場,磁感強度B=2T,F(xiàn)桿b以初速度v0=5m/s開始向左滑動,同時由靜止釋放桿a,桿a滑到水平軌道過程中,通過桿b的平均電流為0.3A;a下滑到水平軌道后,以a下滑到水平軌道時開始計時,A.b運動圖象如圖所示(a運動方向為正),其中ma=2kg,mb=1kg,g=10m/s2,求
(1)桿a落到水平軌道瞬間桿a的速度v;
(2)桿a 在斜軌道上運動的時間;
(3)在整個運動過程中桿b產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖12-4-9所示,矩形線圈長為L、寬為h,電阻為R,質(zhì)量為m,在空氣中豎直下落一段距離后(空氣阻力不計),進入一寬度也為h、磁感應強度為B的勻強磁場中,線圈進入磁場時的動能為,線圈剛穿出磁場時的動能為,這一過程中產(chǎn)生的熱量為Q,線圈克服磁場力做的功為,重力做的功為,線圈重力勢能的減少量為,則以下關系中正確的是(     )
A.B.
C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

一個邊長L=0.5m的正方形金屬框abcd,質(zhì)量m=0.1kg,整個回路的電阻R=0.5,放在傾角為30°的光滑不導電的斜面上,斜面上有一段寬L=0.5m的勻強磁場,B=0.5T,方向垂直于斜面`向上,金屬框由靜止開始下滑,沿斜面下滑了一段距離后進入磁場區(qū),如圖所示,求:

(1)金屬框進入磁場區(qū)域時可能作什么運動?為什么?
(2)欲使線框勻速穿過磁場區(qū)域,金屬框應從何處下滑?(即=?)
(3)在(2)的情況下,金屬框穿過磁場過程中產(chǎn)生多少熱量?
 

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