如圖所示,處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距1 m,導軌平面與水平面成θ=37°角,下端連接阻值為R的電阻.勻強磁場方向與導軌平面垂直,質量為0.2 kg、電阻不計的金屬棒放在兩導軌上,棒與導軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.
(1)求金屬棒沿導軌由靜止開始下滑時的加速度大;
(2)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時,電阻R消耗的功率為8 W,求該速度的大;
(3)在上問中,若R=2 Ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應強度的大小與方向?(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)4 m/s2 (2)10 m/s
(3)0.4 T 方向垂直導軌平面向上
(1)金屬棒開始下滑的初速度為零,根據(jù)牛頓第二定律
mgsinθ-μmgcosθ=ma ①
由①式解得a=4 m/s2. ②
(2)設金屬棒運動達到穩(wěn)定時,速度為v,所受安培力為F,棒在沿導軌方向受力平衡
mgsinθ-μmgcosθ-F=0 ③
此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率:P=Fv
由③④兩式解得v=. ⑤
(3)設電路中電流為I,兩導軌間金屬棒的長為l,磁場的磁感應強度為B
⑥
P=I2R ⑦
由⑥⑦兩式解得B=0.4 T
磁場方向垂直導軌平面向上.
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科目:高中物理 來源:2015屆湖北省荊門市高二上期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖所示,處于光滑水平面上的矩形線圈邊長分別為L1和L2,電阻為R,處于磁感應強度為B的勻強磁場邊緣,線圈與磁感線垂直。將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程。求:
(1)拉力大小F;
(2)拉力的功率P;
(3)拉力做的功W;
(4)線圈中產生的電熱Q;
(5)通過線圈某一截面的電荷量q。
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