（12分）足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PK表面粗糙，與水平面之間的夾角為α，間距為L(zhǎng)。垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MP間接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計(jì)。如圖所示，用恒力F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿ab，使金屬桿由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm，t s末金屬桿的速度為v1，，前t s內(nèi)金屬桿的位移為x，（重力加速度為g）求：

（1）金屬桿速度為v1時(shí)加速度的大小；

（2）整個(gè)系統(tǒng)在前t s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

 

【答案】

（1）（2）

【解析】

試題分析：金屬桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沿斜面方向有自身重力沿斜面向下的分力，沿斜面向下的拉力F，沿斜面向上的摩擦力f和安培力BIL， 當(dāng)桿運(yùn)動(dòng)的速度為時(shí)，為勻速運(yùn)動(dòng)

得到

當(dāng)桿的速度為 v1 時(shí)，有

解得 

（2）t s 末金屬桿的速度為 v1，前 t s 內(nèi)金屬桿的位移為 x 。

安培力做功全部轉(zhuǎn)化為電能發(fā)熱，根據(jù)動(dòng)能定理有

所以焦耳熱

摩擦生熱

整個(gè)系統(tǒng)在前t s內(nèi)產(chǎn)生的熱量

考點(diǎn)：電磁感應(yīng)

 

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：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一豎直面上，兩導(dǎo)軌間距d=1m，電燈L的電阻R=4Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量m=1kg、電阻r=1Ω的金屬桿，長(zhǎng)度與金屬導(dǎo)軌等寬，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，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)的方向垂直導(dǎo)軌平面向里．現(xiàn)用一拉力F沿豎直方向拉桿，使金屬桿由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)3s上升了4m后開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)．圖乙所示為流過(guò)電燈L的電流平方隨時(shí)間變化的I2-t圖線，取g=10m/s2．求：
（1）3s末金屬桿的動(dòng)能；
（2）3s末安培力的功率；
（3）4s內(nèi)拉力F做的功．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m，定值電阻R1=4Ω，R2=2Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=1kg的金屬桿，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)用一拉力F沿水平方向拉桿，使金屬桿由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．圖乙所示為通過(guò)R1中的電流平方隨時(shí)間變化的I12-t圖線，求：
（1）5s末金屬桿的動(dòng)能；
（2）5s末安培力的功率
（3）5s內(nèi)拉力F做的功．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2012?黃埔區(qū)模擬）如圖所示，螺線管橫截面積為S，線圈匝數(shù)為N，電阻為R1，管內(nèi)有水平向左的變化磁場(chǎng)．螺線管與足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相連并固定在同一平面內(nèi)，與水平面的夾角為θ，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．導(dǎo)軌處于垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬桿ab垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)．已知金屬桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R2，重力加速度為g．忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)金屬桿ab的影響、忽略空氣阻力．
（1）為使ab桿保持靜止，求通過(guò)ab的電流的大小和方向；
（2）當(dāng)ab桿保持靜止時(shí)，求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率；
（3）若螺線管內(nèi)方向向左的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率△B/△t=k（k＞0）．將金屬桿ab由靜止釋放，桿將沿斜面向下運(yùn)動(dòng)．求當(dāng)桿的速度為v時(shí)，桿的加速度大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?河南模擬）如圖所示，MN和PQ是兩根放在豎直面內(nèi)且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)=50cm．導(dǎo)軌處在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．一根電阻為r=0.1Ω的金屬棒ab可緊貼導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng)．兩塊平行的、相距d=10cm、長(zhǎng)度L=20cm的水平放置的金屬板A和C分別與兩平行導(dǎo)軌相連接，圖中跨接在兩導(dǎo)軌間的電阻R=0.4Ω．其余電阻忽略不計(jì)．已知當(dāng)金屬棒ab不動(dòng)時(shí)，質(zhì)量m=10g、帶電量q=-10-3C的小球以某一速度v0沿金屬板A和C的中線射入板間，恰能射出金屬板（g取10m/s2）．求：
（1）小球的速度v0；
（2）若使小球在金屬板間不偏轉(zhuǎn)，則金屬棒ab的速度大小和方向；
（3）若要使小球能從金屬板間射出，則金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=37°，N、Q間連接一個(gè)電阻R=5.0Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T．將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒的電阻為r=1.0Ω，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)速度大小開(kāi)始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m．已知g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）金屬棒達(dá)到cd處的感應(yīng)電流大小；
（2）金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．

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