如圖所示,兩根相距L平行放置的光滑導電軌道,與水平面的夾角為θ,軌道間有電阻R,處于磁感應強度為B、方向垂直軌道向上的勻強磁場中,一根質量為m、電阻為r的金屬桿ab,由靜止開始沿導電軌道下滑,設下滑過程中桿ab始終與軌道保持垂直,且接觸良好,導電軌道有足夠的長度且電阻不計,求:
(1)金屬桿的最大速度是多少;
(2)當金屬桿的速度剛達到最大時,金屬桿下滑的距離為S,求金屬桿在此過程中克服安培力做的功;
(3)若開始時就給桿ab沿軌道向下的拉力F使其由靜止開始向下做加速度為a的勻加速運動(a>gsinθ),求拉力F與時間t的關系式?
(1);(2)
(3)

試題分析:(1)受力如圖所示,當mgsinθ=F時速度最大,設為vm
  
此時電動勢:,安培力:
由閉合電路歐姆定律:
    得:
(2)由功能關系,
得:
(3)經(jīng)過時間t,桿的速度v=at
由牛頓第二定律:F+mgsinθ-BIL=ma
   得:
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示,質量為m的物體放在水平桌面上。在水平恒力F作用下,速度由v1增大到v2的過程中,發(fā)生的位移為s。已知物體與水平桌面的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。

(1)分別求出水平恒力F和摩擦力所做的功;
(2)若此過程中合外力所做的功用W表示,物體動能的增量用ΔEk表示,證明W=ΔEk。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(14分)泥石流是在雨季由于暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流,它的面積、體積和流量都較大。泥石流流動的全過程雖然只有很短時間,但由于其高速前進,具有強大的能量,因而破壞性極大。某課題小組對泥石流的威力進行了模擬研究,他們設計了如下的模型:在水平地面上放置一個質量為m=5kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動,推力F隨位移變化如圖所示,已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.6,g=10m/s2。

(1)物體在運動過程中的最大加速度為多少?
(2)在距出發(fā)點多遠處,物體的速度達到最大?
(3)物體在水平面上運動的最大位移是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在一個豎直方向運動的密閉升降機內(nèi),用彈簧秤掛著一個已知質量的砝碼,當?shù)氐闹亓铀俣纫阎。根?jù)彈簧秤的讀數(shù),我們可以知道升降機:
A.加速度的大小和方向
B.速度的大小和方向
C.加速度的大小和速度的方向
D.加速度的大小和方向以及速度的方向

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,置于水平地面上的相同材料的質量分別為m和m0的兩物體用細繩連接,在m0上施加一水平恒力F,使兩物體做勻加速直線運動,對兩物體間細繩上的拉力,下列說法正確的是(    )
A.地面光滑時,繩子拉力大小等于
B.地面不光滑時,繩子拉力大小等于
C.地面不光滑時,繩子拉力大于
D.地面不光滑時,繩子拉力小于

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

物體甲、乙原來靜止于光滑水平面上.從t=0時刻開始,甲沿水平面做直線運動,位移x和時間平方t2的關系圖象如圖甲;乙受到如圖乙所示的水平拉力F的作用。則在0~4s的時間內(nèi)
A.甲物體所受合力不斷變化
B.甲物體的速度不斷減小
C.2 s末乙物體改變運動方向
D.2 s末乙物體速度達到最大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

(6分)某同學用圖(a)所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律:
(1)通過實驗得到如圖(b)所示的a—F圖象,造成這一結果的原因是:在平衡摩擦力時木板與水平桌面的傾角         (填“偏大”或“偏小”)。

(2)該同學在平衡摩擦力后進行實驗,為了便于探究、減小誤差,應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足____               的條件
(3)該同學得到如圖(c)所示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50Hz. A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個計數(shù)點,兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出。由此可算出小車的加速度a =        m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

相距L=1.5m的足夠長金屬導軌豎直放置,質量為m1=1.0kg的金屬棒ab和質量為m2=0.27kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導軌上,確保金屬棒與金屬導軌良好接觸,如圖(a)所示。虛線上方磁場方向垂直紙面向里,虛線下方磁場方向豎直向下,兩處磁場磁感應強度大小相同。ab棒光滑,cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ=0.75,兩棒總電阻為R=1.8Ω,導軌電阻不計。現(xiàn)有一方向豎直向下、大小按圖(b)所示規(guī)律變化的外力F作用在ab棒上,使棒從靜止開始沿導軌勻加速運動,與此同時cd棒也由靜止釋放。取重力加速度g=10m/s2。求:

(1)磁感應強度B的大小和ab棒的加速度大。
(2)若在2s內(nèi)外力F做功40J,則這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱是多少?
(3)判斷cd棒將做怎樣的運動,并求出cd棒達到最大速度所需的時間t0。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,兩根足夠長、電阻不計、間距為d的光滑平行金屬導軌,其所在平面與水平面的夾角為θ,導軌平面內(nèi)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直于導軌平面向上,ab與cd之間相距為L,金屬桿甲、乙的阻值相同,質量均為m,甲桿在磁場區(qū)域的上邊界ab處,乙桿在甲桿上方與甲相距L處,甲、乙兩桿都與導軌垂直.靜止釋放兩桿的同時,在甲桿上施加一個垂直于桿平行于導軌的外力F,使甲桿在有磁場的矩形區(qū)域內(nèi)向下做勻加速直線運動,加速度大小為a=2gsin θ,甲離開磁場時撤去F,乙桿進入磁場后恰好做勻速運動,然后離開磁場.

(1)求每根金屬桿的電阻R.
(2)從釋放金屬桿開始計時,求外力F隨時間t變化的關系式,并說明F的方向.
(3)若整個過程中,乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q,求外力F對甲金屬桿做的功W.

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