如圖所示，兩根不計(jì)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(gè)阻值R=0.25Ω的電阻。一根質(zhì)量為1.0 kg不計(jì)電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動(dòng)，金屬棒始終垂直于MN，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下。金屬棒處于位置（I）時(shí)，給金屬棒一個(gè)向右的速度v1=4 m/s，同時(shí)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(yùn)動(dòng)；當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)到位置(Ⅱ)時(shí)，外力方向不變，大小變?yōu)镕2，金屬棒向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t =2 s到達(dá)位置(Ⅲ)。金屬棒在位置(I)時(shí)，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點(diǎn)，a、b的間距L1=1 m，金屬棒在位置(Ⅱ)時(shí)，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點(diǎn)。已知s1=7.5 m。求：（1）金屬棒向右勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小?

（2）c、d兩點(diǎn)間的距離L2=?

（3）外力F2的大小？

（4）金屬棒從位置(I)運(yùn)動(dòng)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(shí)，a、b間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，感應(yīng)電流為I1，受到的安培力為F安1，則

E1=BL1 v1，，F安1···································①

F安1=4 N·································································②

根據(jù)牛頓第二定律得

F安1－F1 =ma·····························································③

a= 1 m / s2·································································④

（2）設(shè)金屬棒在位置(Ⅱ)時(shí)速度為v2，由運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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F安1=F安2

···························································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(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與位置(Ⅱ)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，安培力與位置(Ⅱ)時(shí)的安培力大小相等，所以

F2= F安2=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


解析:

略

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根豎直固定的金屬導(dǎo)軌ad和bc相距l(xiāng)=0.2m，另外兩根水平金屬桿MN和EF可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)，MN桿和EF桿的電阻分別為0.2Ω（豎直金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)），EF桿放置在水平絕緣平臺(tái)上，回路NMEF置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，試求：
（1）EF桿不動(dòng)，MN桿以0.1m/s的速度向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿MN兩端哪端的電勢(shì)高？MN兩端電勢(shì)差為多大？
（2）當(dāng)MN桿和EF桿的質(zhì)量均為m=10-2kg．MN桿須有多大的速度向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，EF桿將開始向上運(yùn)動(dòng)？此時(shí)拉力的功率為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，上端接有兩個(gè)定值電阻R1、R2，已知R1=R2=2r．將質(zhì)量為m、電阻值為r的金屬棒從圖示位置由靜止釋放，下落過程中金屬棒保持水平且與導(dǎo)軌接觸良好．自由下落一段距離后金屬棒進(jìn)入一個(gè)垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為h．金屬棒出磁場(chǎng)前R1、R2的功率均已穩(wěn)定為P．則金屬棒離開磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為
 
，整個(gè)過程中通過電阻R1的電量為
 
．（已知重力加速度為g）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?淮安模擬）如圖所示，兩根等高光滑的
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圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg．整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌電接觸良好，求：
（1）棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小和通過電阻R的電流．
（2）棒從ab下滑到cd過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過R的電荷量．
（3）若棒在拉力作用下，從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在到達(dá)ab的過程中拉力做的功為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距0.3m，導(dǎo)軌左端PQ間用電阻R=0.2Ω相連接，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌上停放著一金屬桿MN，桿的電阻為0.1Ω，質(zhì)量為0.1kg，始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度為0.5T．現(xiàn)對(duì)金屬桿施加適當(dāng)?shù)乃搅�，使桿由靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，問：
（1）要使P點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn)電勢(shì)，桿應(yīng)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？
（2）當(dāng)金屬桿的速度v=2m/s時(shí)，電阻R上消耗的電功率多大？
（3）要使電阻R上的電壓每秒均勻增加0.05V，桿的加速度a應(yīng)為多大？

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年江蘇省南通市高三第三次調(diào)研測(cè)試物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩根等高光滑的圓弧軌道，半徑為r、間距為L(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg．整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌電接觸良好，求：

（1）棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小和通過電阻R的電流．

（2）棒從ab下滑到cd過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過R的電荷量．

（3）若棒在拉力作用下，從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在到達(dá)ab的過程中拉力做的功為多少？

 

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