水平向上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L(zhǎng),一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(如圖12-2-21所示),金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì);均勻磁場(chǎng)豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上,桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng).當(dāng)改變拉力大小時(shí),相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)變化,和F的關(guān)系如圖12-2-22所示.(取重力加速度

(1)金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)?

(2)若,;磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?

(3)由-F圖線的截距可求得什么物理量?其值為多少?

(1)金屬棒在勻速運(yùn)動(dòng)之前做變速運(yùn)動(dòng)(加速度越來(lái)越。唬2)B=1T;(3)-F圖線的截距可求得金屬棒與導(dǎo)軌間的摩擦力,大小為2N.


解析:

(1)若金屬棒與導(dǎo)軌間是光滑的,那么平衡時(shí)必有恒定拉力與安培力平衡,即

從而得到,即與F成線性關(guān)系且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn).而本題的圖像坐標(biāo)沒有經(jīng)過(guò)原點(diǎn),說(shuō)明金屬棒與導(dǎo)軌間有摩擦.金屬棒在勻速運(yùn)動(dòng)之前,隨著速度的增加,安培力越來(lái)越大,最后相等.故金屬棒在勻速運(yùn)動(dòng)之前做變速運(yùn)動(dòng)(加速度越來(lái)越小).

(2)設(shè)摩擦力為,平衡時(shí)有.選取兩個(gè)平衡狀態(tài),得到兩個(gè)方程組,從而求解得到.如當(dāng)F=4N時(shí),;當(dāng)F=10N時(shí),.代入

解得:B=1T,

(3)由以上分析得到:-F圖線的截距可求得金屬棒與導(dǎo)軌間的摩擦力,大小為2N.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,在與水平方向成θ=30°角的平面內(nèi)放置兩條平行、光滑且足夠長(zhǎng)的金屬軌道,其電阻可忽略不計(jì).空間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T,方向垂直軌道平面向上,軌道底端連有電阻R=10.0×10-2Ω.導(dǎo)體棒ab、cd垂直于軌道放置,且與金屬軌道接觸良好,每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m=2.0×10-2kg,導(dǎo)體棒ab電阻r=5.0×10-2Ω,導(dǎo)體棒cd阻值與R相同.金屬軌道寬度l=0.50m.現(xiàn)先設(shè)法固定導(dǎo)體棒cd,對(duì)導(dǎo)體棒ab施加平行于軌道向上的恒定拉力,使之由靜止開始沿軌道向上運(yùn)動(dòng).導(dǎo)體棒ab沿軌道運(yùn)動(dòng)距離為S=1.0m時(shí)速度恰達(dá)到最大,此時(shí)松開導(dǎo)體棒cd發(fā)現(xiàn)它恰能靜止在軌道上.取g=10m/s2,求:
(1)導(dǎo)體棒ab的最大速度以及此時(shí)ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;
(2)導(dǎo)體棒ab從開始到運(yùn)動(dòng)距離為S的過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的總熱量.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2006?重慶)兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置,它們各有一部分在同一水平面內(nèi),另一部分垂直于水平面.質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.下列說(shuō)法中正確的是(  )

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,寬為L(zhǎng)=2m、足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和M′N′放在傾角為θ=30°的斜面上,在N和N′之間連有一個(gè)0.8Ω的電阻R.在導(dǎo)軌上AA′處放置一根與導(dǎo)軌垂直、質(zhì)量為m=0.8kg、電阻r=0.8Ω的金屬滑桿,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).用輕繩通過(guò)定滑輪將電動(dòng)小車與滑桿的中點(diǎn)相連,繩與滑桿的連線平行于斜面,開始時(shí)小車位于滑輪的正下方水平面上的P處(小車可視為質(zhì)點(diǎn)),滑輪離小車的高度H=4.0m.在導(dǎo)軌的NN′和OO′所圍的區(qū)域存在一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),此區(qū)域內(nèi)滑桿和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=
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,此區(qū)域外導(dǎo)軌是光滑的(取g=10m/s2).若電動(dòng)小車沿PS以v=1.2m/s的速度勻速前進(jìn)時(shí),滑桿由AA′滑到OO’位置過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電量q=1.25C.g取10m/s2,求:

(1)位置AA′到OO′的距離d;
(2)若滑桿在細(xì)繩作用下通過(guò)OO′位置時(shí)加速度為a=2m/s2;求此時(shí)細(xì)繩拉力;
(3)若滑桿運(yùn)動(dòng)到OO′位置時(shí)繩子突然斷了,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),若滑桿返回到AA′后恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),求從斷繩到滑桿回到AA′位置過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

水平向上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L(zhǎng),一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(如圖12-2-21所示),金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì);均勻磁場(chǎng)豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上,桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng).當(dāng)改變拉力大小時(shí),相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)變化,和F的關(guān)系如圖12-2-22所示.(取重力加速度

(1)金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)?

(2)若,,;磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?

(3)由-F圖線的截距可求得什么物理量?其值為多少?

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