精英家教網(wǎng)如圖(甲)所示,一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距l(xiāng)=1m,兩軌道之間用R=2Ω的電阻連接,一質(zhì)量m=0.5kg的導(dǎo)體桿與兩軌道垂直,靜止放在軌道上,桿及軌道的電阻均可忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上,現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿,拉力F與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移s間的關(guān)系如圖(乙)所示,當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí),導(dǎo)體桿開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移s=2.5m時(shí)撤去拉力,導(dǎo)體桿又滑行了s′=2m停下,求:
(1)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度;
(2)拉力F作用過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.
分析:(1)研究棒的減速階段,根據(jù)動(dòng)量定理以及通過(guò)導(dǎo)體橫截面積電量的表達(dá)式可以解答.
(2)由圖可知,拉力F隨著運(yùn)動(dòng)距離均勻增大,根據(jù)平均力算出拉力所做功,然后根據(jù)功能關(guān)系即可求解.
解答:解:(1)導(dǎo)體桿先做加速運(yùn)動(dòng),后勻速運(yùn)動(dòng),撤去拉力后減速運(yùn)動(dòng).設(shè)最大速度為vm
研究減速運(yùn)動(dòng)階段,由動(dòng)量定理有
-B
.
I
l ×△t=0-mvm
       ①
而感應(yīng)電量為:
q=
.
I
×△t=
Bls/
R
    ②
聯(lián)立①②兩式可求出:vm=8m/s.
故導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為vm=8m/s.
(2)再分析勻速運(yùn)動(dòng)階段,最大拉力為:
Fm=BIml=
B2l2
R
vm =16N

拉力F作用過(guò)程中,拉力做的功:
WF=
1
2
(6+16)× 2+16×0.5=30J

根據(jù)功能關(guān)系可知電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q=WF-
1
2
m
v
2
=30-16=14J

故拉力F作用過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為14J.
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)在于第一問(wèn),整理理解圖象含義,然后選用正確公式求解是關(guān)鍵.
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,一對(duì)足夠長(zhǎng)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道間距l(xiāng)=0.5m,左側(cè)接一阻值為R=1?的電阻;有一金屬棒靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,金屬棒及軌道的電阻皆可忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于垂直軌道平面豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.t=0時(shí),用一外力F沿軌道方向拉金屬棒,使棒以加速度a=0.2m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng),外力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖(乙)所示.

(1)求金屬棒的質(zhì)量m
(2)求磁感強(qiáng)度B
(3)當(dāng)力F達(dá)到某一值時(shí),保持F不再變化,金屬棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)3秒鐘,速度達(dá)到1.6m/s且不再變化,測(cè)得在這3秒內(nèi)金屬棒的位移s=4.7m,求這段時(shí)間內(nèi)電阻R消耗的電能.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2010?泰州模擬)如圖(甲)所示,一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距l(xiāng)=1m,兩軌道之間用R=3Ω的電阻連接,一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體桿與兩軌道垂直,靜止放在軌道上,軌道的電阻可忽略不計(jì).整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上,現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿,拉力F與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移s間的關(guān)系如圖(乙)所示,當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí),導(dǎo)體桿開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移s=2.5m時(shí)撤去拉力,導(dǎo)體桿又滑行了一段距離s'后停下,在滑行s'的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為12J.求:
(1)拉力F作用過(guò)程中,通過(guò)電阻R上電量q;
(2)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度vm;
(3)拉力F作用過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2009?上海模擬)如圖(甲)所示,一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道間距L=0.20m,電阻R=10Ω,有一質(zhì)量為1kg的導(dǎo)體桿平放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于垂直軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運(yùn)動(dòng),測(cè)得力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖(乙)所示,試求:

(1)桿運(yùn)動(dòng)的加速度a.
(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(3)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)到第20s時(shí),電阻R的電功率.
(4)若改為恒定拉力作用,但仍要導(dǎo)體棒以該加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),你對(duì)該裝置能提出什么合理的改進(jìn)措施,請(qǐng)做簡(jiǎn)要說(shuō)明.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖(甲)所示,一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距L=1m,兩軌道之間用R=3Ω的電阻連接,一質(zhì)量m=0.5kg的導(dǎo)體桿與兩軌道垂直,靜止放在軌道上,軌道的電阻可忽略不計(jì).整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上,現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿,拉力F與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移s間的關(guān)系如圖(乙)所示,當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí),導(dǎo)體桿開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移s=2.5m時(shí)撤去拉力,導(dǎo)體桿又滑行了一段距離s′后停止.已知在拉力F作用過(guò)程中,通過(guò)電阻R上電量q為1.25C.在滑行s′的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為12J.求:
(1)請(qǐng)定性說(shuō)明導(dǎo)體桿在滑行s′的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)情況;
(2)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度vm;
(3)拉力F的最大值Fm
(4)拉力F作用過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

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