如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌,NQ⊥MN導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接一個(gè)R=4Ω的電阻.一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T.將一根質(zhì)量m=0.05kg、電阻R=1Ω的金屬棒ab,緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).現(xiàn)靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度.(g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.)
問:
(1)當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)回路中的電流多大?
(2)金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定時(shí),速度多大?
分析:(1)由題,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度,此時(shí)金屬棒開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài).根據(jù)平衡條件求出安培力,由安培力公式求出電流.
(2)由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),再求解速度.
解答:解:(1)當(dāng)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí),
由平衡條件得:mgsinθ=f+F
              mgcosθ=N
 又f=μN(yùn)
代入數(shù)據(jù)可得,F(xiàn)=0.1N
再由F=BIL,可得
    I=
F
BL
=
0.1
1×0.5
A=0.2A

(2)由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,I=
E
R+r
得到
  v=
I(R+r)
BL
            
代入數(shù)據(jù)可得,v=2m/s
答:
(1)當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)回路中的電流是0.2A.
(2)金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定時(shí),速度是2m/s.
點(diǎn)評(píng):本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合,其聯(lián)系的紐帶是安培力,關(guān)鍵是安培力的分析,并且對(duì)各物理量之間的關(guān)系要熟悉,才能正確作答.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?開封模擬)如圖所示,MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌,間距L=O.5m,導(dǎo)軌平面與水平面 間的夾角6=37°,NQ丄MN,NQ間連接有一個(gè)R=3Ω的電阻.有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于 導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T.將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒放置在導(dǎo)軌上,金屬棒的電阻r=2Ω,其余部分電阻不計(jì).現(xiàn)從ab由靜止釋放金屬棒,ab緊靠NQ,金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始 終與NQ平行.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,金屬棒滑行至cd處時(shí)速度大小開始保持不變,cd到ab的距 離為S=2m.(g取=10m/s2
(1)金屬棒到達(dá)cd處的速度是多大?
(2)在金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌,NQ⊥MN,導(dǎo)軌  平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接一個(gè)R=4Ω的電阻.一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T.將一根質(zhì)量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab,緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).現(xiàn)靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度,cd離NQ的距離s=0.2m.g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8. 問:
(1)當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)回路中的電流多大?
(2)金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大?
(3)若將金屬棒滑行至以處的時(shí)刻記作t=0,從此時(shí)刻起,讓磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則t=1s時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,MN、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路,變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1:n2=2,導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)=0.5m.質(zhì)量為m=1kg的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上,在水平外力作用下,從t=0時(shí)刻開始往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律是v=2sin
π
2
t
,已知垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T,導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、導(dǎo)線和線圈的電阻均不計(jì),電流表為理想交流電表,導(dǎo)體棒始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).則下列說法中正確的是(  )
A、在t=1s時(shí)刻電流表的示數(shù)為
1
2
2
A
B、導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為1V
C、單位時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.25J
D、從t=0至t=3s的時(shí)間內(nèi)水平外力所做的功為0.75J

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌,間距L=0.50m,導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=37°,N、Q間連接一個(gè)電阻R=5.0Ω,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置,金屬棒的電阻為r=1.0Ω,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).現(xiàn)由靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌接觸良好.已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)速度大小開始保持不變,位置cd與ab之間的距離s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)金屬棒達(dá)到cd處的感應(yīng)電流大;
(2)金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,MN和PQ式固定在水平面內(nèi)間距L=0.02m的平行金屬軌道,軌道的電阻忽略不計(jì),金屬桿ab垂直放置在軌道上.兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻,ab桿的電阻R=0.50Ω,ab桿與軌道接觸良好并不計(jì)摩擦,整個(gè)裝置放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向下.對(duì)ab桿施加一水平向右的拉力,使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運(yùn)動(dòng).求:
(1)通過電阻R0的電流;
(2)對(duì)ab桿施加的水平向右的拉力的大。
(3)ab桿兩端的電勢(shì)差.

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