如圖所示,在一對(duì)平行的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的定值電阻,兩導(dǎo)軌所決定的平面與水平面成30°角,若將一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,并使其由靜止開始下滑,已知導(dǎo)體棒電阻為r,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)體棒最終下滑的速度及電阻R最終的發(fā)熱功率分別為多少.(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),磁場(chǎng)足夠大,不計(jì)導(dǎo)軌電阻和摩擦)

【答案】分析:(1)金屬棒下滑時(shí)切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到沿斜面向上的安培力,做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度為0時(shí),速度最大.
(2)下滑過程中,重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,內(nèi)能增加,根據(jù)能量守恒求出整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量,從而求出電阻R上產(chǎn)生的熱量.
解答:解:導(dǎo)體棒由靜止釋放后,加速下滑,受力情況如圖所示,由右手定則判定棒中電流方向由b→a,由左手定則判定,受安培力沿斜面向上,隨著棒的下滑速度不斷增大,安培力F增大,加速度減小,導(dǎo)體棒做變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度a=0時(shí),速度達(dá)到最大,即最終下滑速度,此時(shí)導(dǎo)體棒受力平衡,有
mgsin30°=F=BIL①
其中I=
由①②解得
熱功率P=I2R=
答:導(dǎo)體棒最終下滑的速度為
及電阻R最終的發(fā)熱功率為
點(diǎn)評(píng):本題還可以這樣解:
當(dāng)棒勻速下滑時(shí),重力做正功,安培力做負(fù)功,導(dǎo)體棒的重力勢(shì)能的減少等于回路中電能的增加,
PG=P,即mgvmsin30°=
其中E=BLvm
由①②得
由R和r串聯(lián),功率分配關(guān)系為PR=P=mgvmsin30°=
注意電路中產(chǎn)生的電功率不全是電阻R消耗的電功率.
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在一對(duì)平行的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的定值電阻,兩導(dǎo)軌所決定的平面與水平面成30°角,若將一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,并使其由靜止開始下滑,已知導(dǎo)體棒電阻為r,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)體棒最終下滑的速度及電阻R最終的發(fā)熱功率分別為多少.(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),磁場(chǎng)足夠大,不計(jì)導(dǎo)軌電阻和摩擦)

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,有一對(duì)平行金屬板,兩板相距為0.05m.電壓為10V;兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0=0.1T,方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里.圖中右邊有一半徑R為0.1m、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=
3
3
T
,方向垂直于紙面向里.一正離子沿平行于金屬板面,從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入平行金屬板之間,沿直線射出平行金屬板之間的區(qū)域,并沿直徑CD方向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域,最后從圓形區(qū)域邊界上的F點(diǎn)射出.已知速度的偏向角θ=
π
3
,不計(jì)離子重力.求:
(1)離子速度v的大小;
(2)離子的比荷
q
m
;
(3)離子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t.

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科目:高中物理 來源:(課標(biāo)人教版)2010年《高考風(fēng)向標(biāo)》物理 第10章 電磁感應(yīng) 第3講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 人教版 題型:038

如圖所示,在一對(duì)平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的固定電阻,兩導(dǎo)軌所決定的平面與水平面成30°角,今將一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L的導(dǎo)體棒ab垂直放于導(dǎo)軌上,并使其由靜止開始下滑,已知導(dǎo)體棒電阻為r,整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求導(dǎo)體棒最終下滑的速度及電阻R最終生熱功率分別為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在一對(duì)平行的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的定值電阻,兩導(dǎo)軌所決定的平面與水平面成30°角,若將一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,并使其由靜止開始下滑,已知導(dǎo)體棒電阻為r,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)體棒最終下滑的速度及電阻R最終的發(fā)熱功率分別為多少.(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),磁場(chǎng)足夠大,不計(jì)導(dǎo)軌電阻和摩擦)
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