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. 如圖所示，兩根相距L=1.0m的光滑平行金屬導軌水平固定放置，導軌距水平地面 H=0.8m，導軌的左端通過電鍵連接一電動勢E=4.0V、內阻r=1.0Ω的電源，在距導軌上橫跨一質量為m=0.5kg、有效電阻為R=1.0Ω的金屬棒，整個裝置處在磁感應強度為B=0.5T方向豎直向上的勻強磁場中。將電鍵接通后，金屬棒在磁場力的作用下沿導軌向右滑動，最終滑離導軌．

求：⑴金屬棒在滑動過程中的最大加速度及離開導軌后有可能達到的最大水平射程；

⑵若金屬棒離開導軌后的實際水平射程僅為0.8m，則從閉合電鍵到金屬棒離開導軌在金屬棒上產生的焦耳熱為多少？

⑴在電鍵剛閉合時，回路中電流最大，金屬棒加速度最大。設此時回路中電流為I，金屬棒所受安培力為F，則有：……………………………………⑴

 ……………………………………⑵

根據(jù)牛頓第二定律

  ………………………………………⑶

代入數(shù)值后得

電鍵閉合后，金屬棒在導軌上做加速度逐漸減小的加速運動，若金屬棒離導軌右端較遠，則金屬棒有可能在達到最大速度后離開導軌平拋，這種情況下水平射程最大。設金屬棒能達到的最大速度為vm，從拋出到落地所用時間為t，則：

    ………………………………………⑷

………………………………………⑸

…………………………………………⑹

代入數(shù)值后解得

⑵若金屬棒實際射程為S=0.8m，則金屬棒離開導軌時的速度為

……………………………………………………⑺

設金屬棒在導軌上運動時間為Δt ,此過程回路中平均電流為，通過電量為，則：

………………………………………………⑻

……………………………………………………⑼

根據(jù)能量守恒，回路中產生熱量為Q，則：

……………………………………………………⑽

根據(jù)串聯(lián)電路特點，金屬棒上產生的熱量為：

……………………………………………………⑾

代入數(shù)值后可解得：


解析:

同答案

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?寧波模擬）如圖所示，兩根不計電阻的金屬導線MN與PQ放在水平面內，MN是直導線，PQ的PQ1段是直導線，Q1Q2段是弧形導線，Q2Q3段是直導線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．一根質量為1.0kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一個向右的速度v1=4m/s，同時方向水平向右的外力F1=3N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動，當金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，大小變?yōu)镕2，金屬棒向右做勻速直線運動，經過時間t=2s到達位置（III）．金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1m，金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點．已知s1=7.5m．求：
（1）金屬棒在位置（I）時安培力的大小和向右勻減速運動時的加速度大�。�
（2）從位置（I）到位置（Ⅱ）棒與導軌接觸點間距離l隨運動時間t變化的函數(shù)表達式
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?奉賢區(qū)二模）如圖所示，兩根不計電阻的光滑金屬導軌MN與PQ固定在水平面內，MN是直導軌，PQ 的PQ1段、Q2Q3段是直導軌、Q1Q2段是曲線導軌，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．質量m=1.0kg、不計電阻的金屬棒在導軌上滑動時始終垂直于MN．整個裝置處于豎直向下的磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一向右的初速度v1=4m/s，同時加一恒定的水平向右的外力F1，使金屬棒向右做a=1m/s2勻減速運動；當金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方 向不變，改變大小，使金屬棒向右做勻速直線運動2s到達位置（Ⅲ）．已知金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1m；金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點；位置（I）到位置（Ⅱ）的距離為7.5m．求：

（1）從位置（I）到位置（Ⅱ）過程中的F1大小；
（2）c、d兩點間的距離L2；
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，兩根不計電阻的金屬導線MN與PQ 放在水平面內，MN是直導線，PQ的PQ1段是直導線，Q1Q2段是弧形導線，Q2Q3段是直導線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行．M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．質量m=1.0kg、不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一向右的初速度v1=4 m/s，同時給一方向水平向右F1=3N的外力，使金屬棒向右做勻減速直線運動；當金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，改變大小，使金屬棒向右做勻速直線運動2s到達位置（Ⅲ）．已知金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1 m；金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點；位置（I）到位置（Ⅱ）的距離為7.5m．求：
（1）金屬棒向右勻減速運動時的加速度大�。�
（2）c、d兩點間的距離L2；
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，兩根不計電阻的金屬導線MN與PQ 放在水平面內，MN是直導線，PQ的PQ1段是直導線，Q1Q2段是弧形導線，Q2Q3段是直導線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．一根質量為1.0kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一個向右的速度v1=4 m/s，同時方向水平向右的外力F1=3N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動；當金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，大小變?yōu)镕2，金屬棒向右做勻速直線運動，經過時間t=2s到達位置（Ⅲ）．金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1 m，金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點．已知s1=7.5m．求：
（1）金屬棒向右勻減速運動時的加速度大��？
（2）c、d兩點間的距離L2=？
（3）外力F2的大��？
（4）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q=？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，兩根光滑的平行金屬導軌處于同一水平面內，相距0.3m，導軌左端PQ間用電阻R=0.2Ω相連接，導軌電阻不計，導軌上停放著一金屬桿MN，桿的電阻為0.1Ω，質量為0.1kg，始終與導軌保持良好接觸，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感強度為0.5T．現(xiàn)對金屬桿施加適當?shù)乃搅Γ箺U由靜止開始沿導軌勻加速運動，問：
（1）要使P點電勢高于Q點電勢，桿應向哪個方向運動？
（2）當金屬桿的速度v=2m/s時，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應為多大？

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