如圖所示，寬度L＝1 m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m＝0.2 kg、電阻R＝1.0 Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)用功率恒為6 W的牽引力F使棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直)，當(dāng)棒ab的電阻R產(chǎn)生熱量Q＝5.8 J時(shí)獲得穩(wěn)定速度，此過程中，通過棒ab的電荷量q＝2.8 C(框架電阻不計(jì)，g取10 m/s2)．問：

 (1)棒ab達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？

(2)棒ab從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？

 

解析　(1)牽引力F使棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，功率P＝Fv    （2分）

當(dāng)金屬棒穩(wěn)定時(shí)：F＝F安＋μmg                               （2分）

F安＝BIL     （1分）          由閉合電路歐姆定律I＝   （1分）

聯(lián)立以上各式解得v＝2 m/s.      （1分）

(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

E＝＝B＝B     （2分）     q＝t＝t＝.     （2分）

所以棒ab從靜止到穩(wěn)定速度時(shí)運(yùn)動(dòng)的距離為s＝           （1分）

由能量守恒得：Pt＝Q＋mv2＋μmgs                          （2分）

聯(lián)立上式解得：t＝1.5 s.                                    （1分） 

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：黑龍江省哈師大附中2011－2012學(xué)年高二下學(xué)期第一次月考月考物理試題 題型：038

如圖所示，寬度L＝1 m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m＝0.2 kg、電阻R＝1.0 Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)用功率恒為6 w的牽引力F使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直)，當(dāng)棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q＝5.8 J時(shí)獲得穩(wěn)定速度，此過程中，通過棒的電量q＝2.8 C(框架電阻不計(jì)，g取10 m/s2)．問：

(1)ab棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？

(2)ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？

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科目：高中物理 來源：浙江省臺(tái)州中學(xué)2011－2012學(xué)年高二下學(xué)期期中考試物理試題 題型：038

如圖所示，寬度L＝1 m的足夠長(zhǎng)的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m＝0.2 kg、電阻R＝1.0 Ω的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)用功率恒為6 W的牽引力F使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)(ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直)．ab棒從靜止開始經(jīng)過時(shí)間t＝1.5 s獲得穩(wěn)定速度，此過程中，通過棒的電量q＝2.8 C(框架電阻不計(jì)，g取10 m/s2)．問∶

(1)ab棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？

(2)棒的電阻R產(chǎn)生熱量多少？

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科目：高中物理 來源：2013屆安徽省高二3月月考物理試卷 題型：計(jì)算題

如圖所示，寬度L＝0.5 m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.4 T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架的電阻非均勻分布。將質(zhì)量m＝0.1 kg，電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上，并與框架接觸良好。以P為坐標(biāo)原點(diǎn)，PQ方向?yàn)?i>x軸正方向建立坐標(biāo)。金屬棒從x0＝1 m處以v0＝2 m/s的初速度，沿x軸負(fù)方向做a＝2 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒僅受安培力作用。

求：(1)金屬棒ab運(yùn)動(dòng)0.5 m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q？

(2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置坐標(biāo)x變化的函數(shù)關(guān)系？

(3)為求金屬棒ab沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)0.4 s過程中通過ab的電荷量q，某同學(xué)解法為：先算出經(jīng)過0.4 s金屬棒的運(yùn)動(dòng)距離x，以及0.4 s時(shí)回路內(nèi)的電阻R，然后代入q＝＝求解。指出該同學(xué)解法的錯(cuò)誤之處，并用正確的方法解出結(jié)果。

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

（16分）如圖所示，寬度L＝1．0m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，以M為坐標(biāo)原點(diǎn)，MN方向?yàn)?i>x軸正方向建立坐標(biāo)系，x、y軸與虛線所包圍的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0．5T，方向豎直向下�，F(xiàn)將質(zhì)量m＝0．1kg的金屬棒放在框架上，與y軸重合，受到F=0．7N的力作用后，由靜止沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0．5s通過AB，接著一直做a＝2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。PM段電阻為1Ω，其它部分電阻不計(jì)。求

（1）金屬棒在通過AB后0．5 m的過程中，框架中產(chǎn)生的焦耳熱

（2）金屬棒在通過AB后0．4s時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

（3）金屬棒在剛開始運(yùn)動(dòng)的0．5s內(nèi)，回路中流過的電量

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