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如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行導軌PO、MNPQ、MN的電阻不計,間距為d=0.5m.P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中.電阻均為r=0.1Ω,質量分別為m1=300gm2=500g的兩金屬棒L1、L2平行的擱在光滑導軌上,現固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始做加速運動,試求:
(1)當電壓表的讀數為U=0.2V時,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能達到的最大速度vm.
(3)若在棒L2達到最大速度vm時撤去外力F,并同時釋放棒L1,求棒L2達到穩(wěn)定時的速度值.
(4)若固定棒L1,當棒L2的速度為v,且離開棒L1距離為S的同時,撤去恒力F,為保持棒L2做勻速運動,可以采用將B從原值(B0=0.2T)逐漸減小的方法,則磁感應強度B應怎樣隨時間變化(寫出B與時間t的關系式)?
(1)1.2m/s2     (2)16m/s      (3)10m/s       (4)
解:(1)∵L1L2串聯
∴流過L2的電流為:       ①      (2分)
L2所受安培力為:F=BdI="0.2N                 " ②     (2分)
    ③     (2分)
(2)當L2所受安培力F=F時,棒有最大速度vm,此時電路中電流為Im.
則:F=BdIm                       ④       (1分)
                      ⑤        (1分)
F=F                           ⑥       (1分)
由④⑤⑥得:    ⑦        (2分)
(3)撤去F后,棒L2做減速運動,L1做加速運動,當兩棒達到共同速度v時,L2有穩(wěn)定速度,對此過程有:
        ⑧      (2分)
    ⑨      (2分)
(4)要使L2保持勻速運動,回路中磁通量必須保持不變,設撤去恒力F時磁感應強度為B0t時刻磁感應強度為Bt,則:
B0dS=BtdS+vt)           ⑩       (3分)
                        (2分)
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,傾角為θ,間距為L的光滑導軌上水平放置一條長也是L的直導線,若電源電動勢為E,電源內阻為r,直導線電阻為R,其余部分電阻不計,磁感應強度大小為B,方向垂直斜面向上,若導線靜止不動,則導線的質量為
A.B.
C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)如圖所示,水平放置的兩光滑金屬導軌相距為L,在其左端接一阻值為R的電阻,其上垂直導軌放置一質量為m的導體棒(除R外其余電阻不計)。整個裝置處在磁感應強度為B,方向垂直導軌平面的勻強磁場中,現在棒上施加一水平向右的恒力F,使棒向右運動(摩擦不計)。
(1)求當棒的速度達到最大速度的一半時的加速度?
(2)當棒達到最大速度后撤去力F,在這以后電阻R可以放出多少焦耳的熱量?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,兩根足夠長的光滑固定平行金屬導軌與水平面成θ角,導軌間距為d,兩導體棒ab與導軌垂直放置,兩根導體棒的質量都為m、電阻都為R,回路中其余電阻不計。整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,在t=0時刻使a沿導軌向上作速度為v的勻速運動,同時將b由靜止釋放,b經過一段時間后也作勻速運動。已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=300,g取10m/s2,不計兩導棒間的相互作用力。         
(1)若使導體棒b靜止在導軌上,導體棒a向上運動的速度v多大?
(2)若a在平行于導軌向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿導軌向上勻速運動,試導出Fb的速率v2的函數關系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,當t=2s時,b的速度達到5.06m/s,2s內回路中產生的焦耳熱為13.2J,求該2s內力F做的功(結果保留三位有效數字)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)
如圖所示,電阻不計的兩光滑金屬導軌相距L,放在水平絕緣桌面上,半徑為R的l/4圓弧部分處在豎直平面內,水平直導軌部分處在磁感應強度為B,方向豎直向下的勻強磁場中,末端與桌面邊緣平齊。兩金屬棒ab、cd垂直于兩導軌且與導軌接觸良好。棒ab質量為2 m,電阻為r,棒cd的質量為m,電阻為r。重力加速度為g。開始時棒cd靜止在水平直導軌上,棒ab從圓弧頂端無初速度釋放,進入水平直導軌后與棒cd始終沒有接觸并一直向右運動,最后兩棒都離開導軌落到地面上。棒ab與棒cd落地點到桌面邊緣的水平距離之比為1:3。求:
(1)棒ab和棒cd離開導軌時的速度大;
(2)棒cd在水平導軌上的最大加速度;
(3)兩棒在導軌上運動過程中產生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(19分)如題25圖所示,固定的傾角為= 450、間距為L的光滑金屬直桿cec'e'與半徑為r的豎直光滑絕緣圓弧軌道abca'b'c'分別相切于cc'點,兩切點與對應圓心連線與豎直方向夾角也為= 450,a點和a' 點分別是兩圓弧豎直最高點,e點和e'點間用導線連接阻值為R的電阻,在兩直桿間cc'dd'平面區(qū)域內有與其垂直的磁場(圖中未畫出),磁感應強度分布B = B0 sin(),式中x為沿直桿向下離開邊界dd'的距離,且.現
有一長度為L、電阻為R的導體棒在外力F(圖中來畫出)作用下,以速度v0從磁場邊界dd'沿直桿向下勻速通過磁場,到達邊界cc'時撤去外力F,導體棒能沿圓弧軌道恰好通過最高處aa' 金屬桿電阻、空氣阻力不計,重力加速度為g.試求:
(1)導體棒恰好通過圓弧軌道最高處aa' 時的速度大小v;
(2)導體棒勻速運動時的速度v0
(3)導體棒通過磁場過程中,導體棒上增加的內能.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖16-7-10所示,兩條無限長的光滑的平行金屬導電軌道MM′、NN′的電阻為零,相距l(xiāng)="0.4" m,水平放置在方向豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度B="0.5" T.ab、cd兩金屬棒長度與導軌寬度相同,電阻均為R="0.5" Ω,垂直地跨放在導軌上,ab的質量為m1="0.4" kg,cd質量為m2="0.1" kg.開始將cd棒鎖定在導軌上,給ab棒向左的一個瞬間沖量,使其以初速度v0="10" m/s開始滑行,當速度降為v1="5" m/s時,將對cd棒的鎖定解除.

圖16-7-10
(1)在解除對cd棒的鎖定前,電路中一共產生了多少焦耳熱?
(2)在cd棒剛開始運動時,cd棒的加速度是多大?
(3)cd棒能獲得的最大速度是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,光滑且足夠長的平行金屬導軌固定在同一水平面上,兩導軌間距,電阻,導軌上靜止放置一質量、電阻的金屬桿,導軌電阻忽略不計,整個裝置處在磁感應強度的勻強磁場中,磁場的方向豎直向下,現用一外力沿水平方向拉桿,使之由靜止起做勻加速運動并開始計時,若5s末理想電壓表的讀數為0.2V.求:
(1)5s末時電阻上消耗的電功率;
(2)金屬桿在5s末的運動速率;
(3)5s末時外力的功率.
  

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在磁感強度為B=T、方向豎直向下的勻強磁場中,放一個由導線組成的線框abcd,其中ab長0.4m,bc長0.4m,ab這段導線的質量為100g,bc、ad導線的質量忽略不計,線框回路的總電阻為0.16Ω,線框可繞固定不動的cd邊轉動,已知線框abcd從與cd在同一水平面內開始釋放,經過0.4s轉到最低位置求ab到達最低位置時線框中的電流的瞬時值.

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