如圖所示，寬度為L=0.20 m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻。在cd右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T。一根質(zhì)量為m=10 g，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好。現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連，將鉤碼從圖示位置由靜止釋放。當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時(shí)，鉤碼距地面的高度為h=0.3 m。已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰做v=10 m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，取g=10 m/s2。

求：(1)導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小？

(2)掛在細(xì)線上的鉤碼的質(zhì)量？

(3)求導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量？

 

【答案】

(1) 1A(2) 0.01 kg  (3) 0.477 J

【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv=1.0 V  (2分)

感應(yīng)電流I=A=1A                  (2分)

(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，安培力與拉力平衡，則有

BIL=Mg                                    (2分)

所以Mkg=0.01 kg             (2分)

(3)導(dǎo)體棒移動(dòng)0.3 m所用的時(shí)間為t==0.03 s     (1分)

根據(jù)焦耳定律，Q1=I2(R+r)t=0.03 J(或Q1=Mgh=0.03 J)(1分)

根據(jù)能量守恒，Q2= mv2=0.5 J                    (1分)

電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=(Q1+Q2) =0.477 J           (1分)

 

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，寬度為L(zhǎng)=0.2m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=1.0Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.2T．一根質(zhì)量為m=10g的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)．現(xiàn)用垂直MN的水平拉力F拉動(dòng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v=5.0m/s，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：
（1）在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小I；
（2）作用在導(dǎo)體棒上拉力的大小F；
（3）當(dāng)導(dǎo)體棒移動(dòng)50cm時(shí)撤去拉力，求整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，寬度為L(zhǎng)=0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ的電阻不計(jì)，垂直導(dǎo)軌水平放置一質(zhì)量為m=0.5kg、電阻為R=4Ω的金屬桿CD，導(dǎo)軌上端跨接一個(gè)阻值RL=4Ω的燈泡，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌平面與水平面之間的夾角為θ=60°，金屬桿由靜止開始下滑，且始終與導(dǎo)軌垂直并良好接觸，動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=
3
2
，下滑過(guò)程中當(dāng)重力的最大功率P=12W時(shí)燈泡剛好正常發(fā)光（g=10m/s2）．求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�
（2）燈泡的額定功率PL；
（3）金屬桿達(dá)到最大速度一半時(shí)的加速度大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2010?濟(jì)南一模）如圖所示，寬度為L(zhǎng)=0.20m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻．導(dǎo)軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T．一根質(zhì)量為m=10g，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連，將重物從圖示位置由靜止釋放．當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時(shí)，鉤碼距地面的高度為h=0.3m．已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰做v=10m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，取g=10m/s2．求：
（1）導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小
（2）掛在細(xì)線上的鉤碼的重力大小
（3）求導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量．

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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，寬度為L(zhǎng)的金屬框架豎直固定在絕緣地面上，框架的上端接有一特殊的電子元件，如果將其作用等效成一個(gè)電阻，則其阻值與其兩端所加的電壓成正比，即等效電阻R=kU，式中k為恒量．框架上有一質(zhì)量為m的金屬棒水平放置，金屬棒與框架接觸良好無(wú)摩擦，離地高為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面相垂直．將金屬棒由靜止釋放，棒沿框架向下運(yùn)動(dòng)．不計(jì)金屬棒電阻，問：
（1）金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)棒的電流多大？方向如何？
（2）金屬棒經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面？
（3）金屬棒從釋放到落地過(guò)程中在電子元件上消耗的電能多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2012?鹽城三模）如圖所示，寬度為L(zhǎng)的金屬框架豎直固定在絕緣地面上，框架的上端接有一個(gè)電子元件，其阻值與其兩端所加的電壓成正比，即R=kU，式中k為常數(shù)．框架上有一質(zhì)量為m，離地高為h的金屬棒，金屬棒與框架始終接觸良好無(wú)摩擦，且保持水平．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向里．將金屬棒由靜止釋放，棒沿框架向下運(yùn)動(dòng)，不計(jì)金屬棒電阻．重力加速度為g．求：
（1）金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)棒的電流的大小和方向；
（2）金屬棒落到地面時(shí)的速度大��；
（3）金屬棒從釋放到落地過(guò)程中通過(guò)電子元件的電量．

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