如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3 m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.4 Ω。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.2 Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大。

(2)求第2 s末外力F的瞬時(shí)功率;

(3)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2 s所做的功為0.3 J,求此2 s內(nèi)回路中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

         

解:(1)由乙圖可得U=Kt=0.1t

通過(guò)R中的電流I=U/R=0.25t

由閉合電路歐姆定律E=I(R+r)=0.15t

ab切割磁感線E=BLv=0.15t

得v=1×t所以金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)a=1 m/s2

(2)由上可得2 s末ab的速度v22 m/s

電路中的電流I2=BLv2/(R+r)=0.5 A

F=BI2L=0.075 N

F-F=ma

F=0.175 N

P=Fv2=0.35 W。

(3)由功能原理Q=W-mv22=0.1 J

QR=2Q/3=1/15 J。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.40Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大;
(2)求第2s末外力F的瞬時(shí)功率;
(3)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2s所做的功W=0.35J,求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.4Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)求第2s末外力F的大;
(3)如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J,求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.40Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大。
(2)求第2s末外力F的瞬時(shí)功率;
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻.開(kāi)始時(shí),導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面向下.現(xiàn)拆除對(duì)金屬桿ab的約束,同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng).電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
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求:
(1)在t=2.0s時(shí)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移;
(3)2s末拉力F的瞬時(shí)功率.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.2m,電阻R=0.4Ω,導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg,電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向豎直向下.現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.
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求:(1)運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系式;
(2)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度;
(3)第5秒末外力F的功率.

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