如圖所示,兩根不計電阻的金屬導(dǎo)線MN與PQ放在水平面內(nèi),MN是直導(dǎo)線,PQ的PQ1段是直導(dǎo)線,Q1Q2段是弧形導(dǎo)線,Q2Q3段是直導(dǎo)線,MN、PQ1、Q2Q3相互平行,M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻。一根質(zhì)量為1.0 kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動,金屬棒始終垂直于MN,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下。金屬棒處于位置(I)時,給金屬棒一個向右的速度v1=4 m/s,同時方向水平向右的外力F1 ="3" N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動;當(dāng)金屬棒運動到位置(Ⅱ)時,外力方向不變,大小變?yōu)镕2,金屬棒向右做勻速直線運動,經(jīng)過時間t ="2" s到達(dá)位置(Ⅲ)。金屬棒在位置(I)時,與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點,a、b的間距L1=1 m,金屬棒在位置(Ⅱ)時,棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點。已知s1="7.5" m。求:(1)金屬棒向右勻減速運動時的加速度大小?
(2)c、d兩點間的距離L2=?
(3)外力F2的大?
(4)金屬棒從位置(I)運動到位置(Ⅲ)的過程中,電阻R上放出的熱量Q=?
(1)金屬棒從位置(I)到位置(Ⅱ)的過程中,加速度不變,方向向左,設(shè)大小為a,在位置I時,a、b間的感應(yīng)電動勢為E1,感應(yīng)電流為I1,受到的安培力為F1,則
E1=BL1 v1,,F1···································①
F1="4" N·································································②
根據(jù)牛頓第二定律得
F1F1 =ma·····························································③
a=" 1" m / s2·································································④
(2)設(shè)金屬棒在位置(Ⅱ)時速度為v2,由運動學(xué)規(guī)律得
=-2a s1···························································⑤
v2=" 1" m / s·································································⑥
由于在(I)和(II)之間做勻減速直線運動,即加速度大小保持不變,外力F1恒定,所以AB棒受到的安培力不變即F1=F2
···························································⑦
m······················································⑧
(3)金屬棒從位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的過程中,做勻速直線運動,感應(yīng)電動勢大小與位置(Ⅱ)時的感應(yīng)電動勢大小相等,安培力與位置(Ⅱ)時的安培力大小相等,所以
F2= F2="4" N······························································⑨
(4) 設(shè)位置(II)和(Ⅲ)之間的距離為s2,則
s2= v2t="2" m ································································⑩
設(shè)從位置(I)到位置(Ⅱ)的過程中,外力做功為W1,從位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的過程中,外力做功為W2,則
W1= F1 s1="22.5" J ···························································11
W2= F2 s2="8" J······························································12
根據(jù)能量守恒得W1+ W2·······························13·
解得Q =" 38" J ·····························································14
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi),O為圓心.環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強磁場,兩磁場磁感應(yīng)強度的大小相等,方向相反且均與紙面垂直.導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動,M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸.在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以勻角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動,t=0時恰好在圖示位置.規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向為正,圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計,則桿從t=0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中,電流隨ωt變化的圖象是(    )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,勻強磁場豎直向下,磁感應(yīng)強度為B。有一邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd,匝數(shù)為N,可繞oo’邊轉(zhuǎn)動,導(dǎo)線框總質(zhì)量為m,總電阻為R.現(xiàn)將導(dǎo)線框從水平位置由靜止釋放,不計摩擦,轉(zhuǎn)到豎直位置時動能為Ek,則在此過程中流過導(dǎo)線某一截面的電量為______,導(dǎo)線框中產(chǎn)生熱量為____

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,足夠長的平行光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,電阻忽略不計,其右端連接有兩個定值電阻R1、R2,電鍵S處于斷開狀態(tài),整個裝置處于豎直方向的勻強磁場中。一電阻為R3的導(dǎo)體棒在恒定的水平外力F的作用下在導(dǎo)軌上勻速向左運動,運動中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,F(xiàn)將電鍵S閉合,下列說法正確的是(   )
A.剛閉合S的瞬間,導(dǎo)體棒中的電流增大
B.剛閉合S的瞬問,導(dǎo)體棒兩端電壓增大
C.閉含S后,導(dǎo)體棒做減速運動直到停止
D.閉合S后,導(dǎo)體棒做減速運動直到再一次勻速運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

如圖所示,為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置.

(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補接完整.
(2)如果在閉合電鍵時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上電鍵后可能出現(xiàn)的情況有:
A.將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流計指針將__________.
B.原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器觸頭迅速向右移動時,靈敏電流計指針將________.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖條形磁鐵B前后兩次勻速地插入線圈A,第一次用0.2秒,第二次用0.8秒,兩次通過線圈A的電量分別為q1,q2,兩次線圈發(fā)熱量分別是Q1和Q2,則:(     )

①q1∶q2=1∶1 ②q1∶q2=4∶1 ③Q1∶Q2=1∶1 ④Q1∶Q2=4∶1
A.①③B.①④C.②③D.②④

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,在相距為L的光滑的足夠長的水平軌道上放有一金屬桿AB,在光滑的傾斜軌道上放有另一個質(zhì)量為的金屬桿CD,金屬桿與軌道接觸良好,整個回路電阻為R,傾斜軌道與水平面夾角為。有一一個與水平軌道平面垂直、方向向下、磁感應(yīng)強度為B1的勻強磁場;有另一個與傾斜軌道平面垂直、磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場。為了使CD能夠靜止,金屬桿船在外力F作用下向左勻速運動,試問:

(1)勻強磁場B2的方向;
(2)通過CD桿的電流大;
(3)外力F的功率是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,金屬桿ab的質(zhì)量為m,長為L,通過的電流為I,處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,ab靜止且緊壓于水平導(dǎo)軌上。若磁場方向與導(dǎo)軌平面成θ角,求: 
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒對導(dǎo)軌的壓力。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在沿水平方向的勻強磁場中,有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動.開始時線圈靜止,線圈平面與磁場方向既不平行也不垂直,所成的銳角為α.在磁場開始增強后的一個極短時間內(nèi),線圈平面                                      (  )
A.維持不動
B.將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動
C.將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動
D.將向阻礙磁通量增大的方向轉(zhuǎn)動

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