如圖所示，寬L=1m的足夠長的U形光滑金屬導軌固定在磁感應強度大小B=1T、范圍足夠大的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上、導軌的傾角θ=30°．一根質量m=0.2Kg，電阻R=lΩ的金屬棒ab垂直于導軌放置．現(xiàn)用一平行于導軌向上的牽引力F作用在直棒ab上．使ab棒由靜止開始沿導軌向上運動，運動中ab棒始終與導軌接觸良好，導軌電阻不計，重力加速度g取10m/s2．求：
（1）若牽引力恒定，請定性畫出ab棒運動的v-t圖象；
（2）若牽引力的功率P恒為12W，則ab棒運動的最終速度v為多大？
（3）當ab棒沿導軌向上運動到某一速度時撤去牽引力，從撤去牽引力到ab棒的速度為
零，通過ab棒的電量q=0.72C，則撤去牽引力后ab棒滑動的距離S多大？
（1）ab棒先做加速度逐漸減小的加速運動，即圖線的斜率逐漸減小，最終做勻速直線運動，即圖線與時間軸平行，v-t圖象如圖所示．
（2）當以恒定功率牽引ab棒時，P=Fv…①
I=
BLv
R
…②
F安=BIL…③
F-（mgsinθ+F安）=0…④
代入數(shù)據(jù)得：v=3m/s（v=-4m/s舍去）…⑤
（3）設撤去F后ab棒沿導軌向上運動到速度為零時滑動的距離為S，通過ab的電荷量q=
.
I
△t…⑥
又
.
I
=
.
E
R
…⑦
.
E
=
△φ
△t
…⑧
△φ=BLS…⑨
聯(lián)立⑥⑦⑧⑨各式得：S=
qR
BL
=0.72m
答：（1）若牽引力恒定，定性畫出ab棒運動的v-t圖象如圖；
（2）若牽引力的功率P恒為12W，則ab棒運動的最終速度v為3m/s；
（3）當ab棒沿導軌向上運動到某一速度時撤去牽引力，從撤去牽引力到ab棒的速度為零，通過ab棒的電量q=0.72C，則撤去牽引力后ab棒滑動的距離S為0.72m．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，光滑平行導軌僅其水平部分處于豎直向上的勻強磁場中，金屬桿b靜止在導軌的水平部分上，金屬桿a沿導軌的弧形部分從離地h處由靜止開始下滑，運動中兩桿始終與軌道垂直并接觸良好且它們之間未發(fā)生碰撞，已知a桿的質量ma=m0，b桿的質量mb=
4
3
m0，且水平導軌足夠長．
（1）a和b的最終速度分別是多大？
（2）整個過程中回路釋放的電能是多少？
（3）若已知a、b桿的電阻之比Ra：Rb=3：4，其余電阻不計，則整個過程中a、b上產(chǎn)生的熱量分別是多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，abcd是粗細均勻的電阻絲制成的長方形線框，長ad為寬ab的2倍，導體棒是用相同的電阻絲制成的，可在ad邊與bc邊上無摩擦滑動，導體棒與線框接觸良好，并與ad和bc分別交于M、N兩點，線框處于垂直紙面向里的勻強磁場中，導體棒與ab平行．當導體棒MN由靠近ab邊處向cd邊勻速移動的全過程中，以下說法正確的是（　　）
A．MN中電流先增大后減小
B．MN兩端電壓先增大后減小
C．MN上拉力的功率先減小后增大
D．矩形線框中消耗的電功率先增大后減小

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，一邊長L=10cm的正方形金屬導體框abcd，從某一高度hm處開始豎直向下自由下落，其下邊進入只有水平上邊界的勻強磁場，磁感應強度B=1.0T．線框進入磁場時，線框平面保持與磁場垂直，線框底邊保持水平．已知正方形線框abcd的質量m=0.1kg，電阻R=0.02Ω，自下邊ab進入磁場直到上邊cd也進入磁場時為止，整個線框恰好能夠保持做勻速直線運動．若g=10m/s2，不計空氣阻力，求：
（1）線框下落的高度h；
（2）線框在上述進入磁場的過程中感應電流產(chǎn)生的焦耳熱Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平方向大小為B的勻強磁場的上下邊界分別是MN、PQ，磁場寬度為L，一個邊長為a的正方形導線框（L＞2a）從磁場上方豎直下落，線框的質量為m，電阻為R，運動過程中上下兩邊始終與磁場邊界平行，若線框進入磁場過程中感應電流保持不變．（運動過程中空氣阻力不計，重力加速度為g．）求：（1）線框下端進入磁場時的速度．
（2）線框下端即將離開磁場時線框的加速度．
（3）若線框上端離開磁場時線框恰好保持平衡，求線框離開磁場的過程中流經(jīng)線框電量q和線框完全通過磁場產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，虛線框abcd內(nèi)為一正方形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面．實線框a′b′c′d′是一個矩形導體線框，a′b′邊與ab邊平行，且a′b′=2b′c′．若將導線框沿垂直于ab的方向勻速地拉離磁場區(qū)域，外力做的功為W1；若將導線框沿垂直于ad的方向以相同的速率勻速地拉離磁場區(qū)域，外力做的功為W2．則（　�。�
A．W1=W2B．W1=2W2C．2W1=W2D．4W1=W2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平面上有一個動力小車，在動力小車上豎直固定著一個長度L1、寬度L2的矩形線圈，線圈匝線為n，總電阻為R，小車和線圈的總質量為m，小車運動過程所受摩擦力為f．小車最初靜止，線圈的右邊剛好與寬為d（d＞L1）的有界磁場的左邊界重合．磁場方向與線圈平面垂直，磁感應強度為B．現(xiàn)控制動力小車牽引力的功率，讓它以恒定加速度a進入磁場，線圈全部進入磁場后，開始做勻速直線運動，直至完全離開磁場，整個過程中，牽引力的總功為W．
（1）求線圈進入磁場過程中，感應電流的最大值和通過導線橫截面的電量．
（2）求線圈進入磁場過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱．
（3）寫出整個過程中，牽引力的功率隨時間變化的關系式．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距l(xiāng)=lm，導軌平而與水平面成0=37°角，上、下端各連接一電阻，阻值分別為R1=4Ω、R2=6Ω．質量為m=0.5kg，電阻為r=0.6Ω的金屬捧ab放在導軌上，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μ=0.25，整個裝置處于與導軌平面垂直的勻強磁場中，磁感應強度B=1T（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）．求：
（1）金屬棒下滑的最大速度；
（2）從ab開始運動到達到穩(wěn)定狀態(tài)時，電阻R2上產(chǎn)生的熱量Q=0.4J，求該過程中ab位移x的大�。�

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在傾角θ=37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的勻強磁場區(qū)域MNPQ，磁感應強度B的大小5T，磁場寬度d=0.55m，有一邊長1=0.4m，質量m1=0.6kg，電阻R=2Ω的正方形均勻導體線框abcd通過一輕質細線跨過光滑的定滑輪與一質量m2=0.4kg的物體相連，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，線框從圖示位置自由釋放，物塊到定滑輪的距離足夠長．（g=10m/s2）求：
（1）線框abcd還未進入磁場的運動過程中，細線拉力為多少？
（2）當ab邊剛進入磁場時，線框恰好做勻速直線運動，求線框剛釋放時ab邊距磁場MN邊界的距離x多大？
（3）cd邊恰離開磁場邊界PQ時，速度大小為2m/s，求運動整過程中ab邊產(chǎn)生熱量Q為多少？

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