如圖15所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ，導(dǎo)軌間距為 lm ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a’b’的質(zhì)量都是0.2kg ，電阻都是 1Ω，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒a’b’和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ，金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦，導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同．讓a’ b’固定不動(dòng)，將金屬棒ab 由靜止釋放，當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為 18W 。求：

( 1 ) ab 達(dá)到的最大速度多大？

( 2) ab 下落了 30m 高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量 Q 多大？

( 3) 在ab下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a ' b’固定解除，為確保a ' b’始終保持靜止，則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度有何要求？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0.8 )

 

(1)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)由能量守恒：p電=mgvsin370（2分）

解得：v=15m/s（1分）

(2)由能量守恒關(guān)系得 mgh = + Q  （2分）

代入數(shù)據(jù)得  Q=37.5J  。（1分）                           

(3)由電功率定義可知：P=I2·2R （1分）

解得：I=3A

又E=BLV（1分）

達(dá)到穩(wěn)定時(shí),對(duì)ab棒由平衡條件：mgsin370=BIL（1分）

解得： B=0.4T

對(duì)a’b’棒:垂直軌道方向：FN=mgcos370+BIL（1分）

由滑動(dòng)摩擦定律：Ff=μFN

由平衡條件：Ff≥mgsin370（1分）

代入已知條件，解得：v≥10m/s（1分）

則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度: 10m/s≤v≤15m/s

(說(shuō)明：其它解法只要正確均給分)

解析: (1)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)由能量守恒：p電=mgvsin370（2分）

解得：v=15m/s（1分）

(2)由能量守恒關(guān)系得 mgh = + Q  （2分）

代入數(shù)據(jù)得  Q=37.5J  。（1分）                           

(3)由電功率定義可知：P=I2·2R （1分）

解得：I=3A

又E=BLV（1分）

達(dá)到穩(wěn)定時(shí),對(duì)ab棒由平衡條件：mgsin370=BIL（1分）

解得： B=0.4T

對(duì)a’b’棒:垂直軌道方向：FN=mgcos370+BIL（1分）

由滑動(dòng)摩擦定律：Ff=μFN

由平衡條件：Ff≥mgsin370（1分）

代入已知條件，解得：v≥10m/s（1分）

則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度: 10m/s≤v≤15m/s

(說(shuō)明：其它解法只要正確均給分)

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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如圖15所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ，導(dǎo)軌間距為 lm ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a’b’的質(zhì)量都是0.2kg，電阻都是 1Ω ，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒a’b’和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ，金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦，導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同．讓a’ b’固定不動(dòng)，將金屬棒ab 由靜止釋放，當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為 18W 。求 ：

( 1 ) ab 達(dá)到的最大速度多大？
( 2) ab 下落了 30m 高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量 Q 多大？
( 3) 在ab下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a ' b’固定解除，為確保a ' b’始終保持靜止，則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度有何要求？ ( g ="10m" / s2 , sin370 ="0.6" ,cos370 ="0.8" )

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科目：高中物理 來(lái)源：2011屆杭州七校聯(lián)考高二第二學(xué)期期中考試物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

如圖15所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ，導(dǎo)軌間距為 lm ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a’b’的質(zhì)量都是0.2kg，電阻都是 1Ω ，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒a’b’和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ，金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦，導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同．讓a’ b’固定不動(dòng)，將金屬棒ab 由靜止釋放，當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為 18W 。求 ：

( 1 ) ab 達(dá)到的最大速度多大？
( 2) ab 下落了 30m 高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量 Q 多大？
( 3) 在ab下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a ' b’固定解除，為確保a ' b’始終保持靜止，則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度有何要求？ ( g ="10m" / s2 , sin370 ="0.6" ,cos370 ="0.8" )

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科目：高中物理 來(lái)源：2013屆浙江省杭州七校高二下學(xué)期期中聯(lián)考物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖15所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ，導(dǎo)軌間距為 lm ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a’b’的質(zhì)量都是0.2kg ，電阻都是 1Ω ，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒a’b’和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ，金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦，導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同．讓a’ b’固定不動(dòng)，將金屬棒ab 由靜止釋放，當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為 18W 。求 ：

( 1 ) ab 達(dá)到的最大速度多大？

( 2) ab 下落了 30m 高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量 Q 多大？

( 3) 在ab下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a ' b’固定解除，為確保a ' b’始終保持靜止，則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度有何要求？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0.8 )

 

 

 

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科目：高中物理 來(lái)源：2010-2011學(xué)年杭州七校聯(lián)考高二第二學(xué)期期中考試物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖15所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ，導(dǎo)軌間距為 lm ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a’b’的質(zhì)量都是0.2kg ，電阻都是 1Ω ，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒a’b’和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ，金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦，導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同．讓a’ b’固定不動(dòng)，將金屬棒ab 由靜止釋放，當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為 18W 。求 ：

( 1 ) ab 達(dá)到的最大速度多大？

( 2) ab 下落了 30m 高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量 Q 多大？

( 3) 在ab下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a ' b’固定解除，為確保a ' b’始終保持靜止，則a ' b’固定解除時(shí)ab棒的速度有何要求？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0.8 )

 

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