如圖16-19所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為0.2 kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.

圖16-19

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小.

(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8 W，求該速度的大小.

(3)在上問中，若R=2 Ω,金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

解析：(1)金屬棒開始下落時(shí)初速度為零，根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma

    代入數(shù)據(jù)得a=10×(0.6-0.25×0.8) m/s2=4 m/s2.

(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為v，所受安培力為F，棒沿導(dǎo)軌方向受力平衡.

    mgsinθ-μmgcosθ-F=0

    此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的功率Fv=P

    由以上兩式可解得v==10 m/s.

(3)設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長(zhǎng)為l，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有

      P=I2R

    由以上兩式解得B= T=0.4 T

    磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上.

答案：(1)4 m/s2  (2)10 m/s  (3)0.4 T  垂直導(dǎo)軌平面向上

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：

為測(cè)定木塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)讓木塊從斜面上端自靜止起做勻加速下滑運(yùn)動(dòng)，如圖16-19-1所示.他使用的實(shí)驗(yàn)器材僅限于：①傾角固定的斜面（傾角未知）  ②木塊  ③秒表  ④米尺.

圖16-19-1

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)是____________；

（2）計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)的公式是μ=____________.

（3）為了減小測(cè)量的誤差，可采用的方法是____________.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

某同學(xué)用如圖16-19-4所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn).他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個(gè)增加砝碼,測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下：（重力加速度g=9.8 m/s2）

圖16-19-4

砝碼質(zhì)量m/×102 g

0

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

標(biāo)尺刻度x/×10-2 m

15.00

18.94

22.82

26.78

30.66

34.60

42.00

54.50

（1）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在圖16-19-5中的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線.

（2）根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在__________N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m.

圖16-19-5

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

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圖16-19-6

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

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