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如下圖所示，兩條平行光滑金屬導軌與水平方向夾角為，勻強磁場B＝0.4T，方向垂直導軌平面，導軌間距L＝0.5m，金屬棒ab質量為0.1kg，cd棒質量為0.2kg，且垂直軌道放置，閉合回路有效電阻為0.2Ω，開始時使兩棒靜止，當ab棒在沿斜面向上的外力作用下，以1.5m/s的速度沿斜面向上運動的同時，cd也自由釋放，則：

(1)棒cd的最大加速度為多少？

(2)棒cd的最大速度為多少？

(3)當棒cd運動的速度達到最大時，作用在棒ab上外力的功率多大？

答案：
解析：

　　(1)運動開始，棒cd受沿斜面方向的磁場力及重力分力作用，運動方程為

　　　　 m2gsinα－BIL＝m2a， a＝．

剛開始運動時ab棒v＝1.5m/s，cd棒＝0，此時a最大，

　　　　  a＝3.5m/s．

　　(2)棒cd在沿斜面方向的磁場力及重力作用下達到平衡時，速度達到最大(此時ab向上、cd向下)，即

　    　B－m2gsinα＝0，

　    　vm＝－v＝3.5m/s．

　　(3)外力做功，轉化為機械能和電路的電能，即有

　  　Fvt＝(m1gsinαvt－m2gsinαvmt)＋

將m2gsinα＝B代入整理后得到

　　   Fv＝(m1gsinα＋B)v＝2.25W


練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，主要步驟如下：
A．在桌面上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；
C．將兩只彈簧測力計通過細繩互成角度地拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點達到某一位置O，記下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；
D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F′；
E、用一個彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F的圖示；
F．比較力F′與F的大小和方向．
上述步驟中：
①有重要遺漏內容的步驟序號中
C
C
和
E
E
；遺漏內容分別是
記下兩條細繩的方向
記下兩條細繩的方向
和
使橡皮條伸長到O點．
使橡皮條伸長到O點．

②若他將遺漏內容補上后，如圖（a）所示，是他利用坐標紙記下的橡皮筋結點位置O點及兩彈簧測力計拉力的大小，試在圖（a）中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F′表示此力．
③圖（b）是甲和乙兩位同學分別做以上實驗時得到的結果，其中哪一個比較符合實驗事實？（力F是只用一只彈簧測力計拉時的圖示）
A
A
（填A或B）．

（2）①某同學用如圖所示裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗，若他在圖示狀態(tài)下開始做實驗，請指出圖中的主要錯誤是（至少寫兩項）：
應將電池改為交流電
應將電池改為交流電
、
沒有平衡摩擦力
沒有平衡摩擦力
．
②該同學要探究小車的加速度a和質量M的關系，應該保持
拉力F
拉力F
；若該同學要探究加速度a和拉力F關系，應該保持
質量M
質量M
不變；
③他在實驗中得到如下圖所示紙帶，紙帶上的計數(shù)點用A、B、C、D、E表示．根據(jù)圖上數(shù)據(jù)，小車經過B點時的速度是
6.0×10-2
6.0×10-2
m/s．（相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s）（計算結果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：

在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，先用一個彈簧秤拉橡皮條的另一端到某-點并記下該點的位置；再將橡皮條的另一端系兩根細繩，細繩的另一端都有繩套，用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條．
（1）某同學認為在此過程中必須注意以下幾項：說法中正確的有
BC
BC
（填入相應的字母）．細繩必須等長
A、橡皮條應與兩繩夾角的平分線在同一直線上
B、使用彈簧秤時必須讓彈簧秤與木板平面平行，且細繩與彈簧伸長的方向平行
C、兩細繩套的方向成90°夾角，以便用勾股定理算出合力的大小
（2）某同學在坐標紙上畫出了如圖所示的兩個已知力F1和F2，圖中小正方形的邊長表示2N，兩力的合力用F表示，F(xiàn)1、F2與F的夾角分別為θ1和θ2，請你在下圖中作出合力的圖示，得出下列關系正確的有
BC
BC
．
A．F1=4N　　　　　B．F=12N　　　　　C．θ1=45°　　　　　D．θ1＜θ2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如下圖所示．兩條電阻不計的金屬導軌平行固定在傾角為37º的斜面上，兩導軌間距為L=0.5 m．上端通過導線與R=2Ω的電阻連接，下端通過導線與RL=4Ω的小燈泡連接．在CDFE矩形區(qū)域內有垂直斜面向上的勻強磁場，CE間距離d=2 m．CDFE區(qū)域內磁場的磁感應強度B隨時間變化的關系如圖乙所示，在t＝0時，一阻值為R0=2Ω的金屬棒從AB位置由靜止開始運動，在金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，設導軌AC段有摩擦．其它部分光滑．g取10m/s2。求：

（1）通過小燈泡的電流強度

（2）金屬導軌AC段的動摩擦因數(shù)

（3）金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，整個系統(tǒng)產生的熱量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如下圖所示．兩條電阻不計的金屬導軌平行固定在傾角為37º的斜面上，兩導軌間距為L=0.5 m．上端通過導線與R=2Ω的電阻連接，下端通過導線與RL=4Ω的小燈泡連接．在CDFE矩形區(qū)域內有垂直斜面向上的勻強磁場，CE間距離d=2 m．CDFE區(qū)域內磁場的磁感應強度B隨時間變化的關系如圖乙所示，在t＝0時，一阻值為R0=2Ω的金屬棒從AB位置由靜止開始運動，在金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，設導軌AC段有摩擦．其它部分光滑．g取10m/s2。求：

（1）通過小燈泡的電流強度

（2）金屬導軌AC段的動摩擦因數(shù)

（3）金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，整個系統(tǒng)產生的熱量．

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