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L=0.3 m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.4 Ω。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.2 Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大��；

(2)求第2 s末外力F的瞬時(shí)功率；

(3)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2 s所做的功為0.3 J，求回路中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是多少。

解：(1)設(shè)路端電壓為U，桿的運(yùn)動(dòng)速度為v，有

U=E×=0.1 V

由圖乙可得U=0.1t

所以速度v=1t

因?yàn)樗俣葀正比于時(shí)間t，所以桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度

a=1 m／s2 (用其他方法證明可參照給分)

(2)在2 s末，v=at=2 m／s，桿受安培力

F′=BIl==0.075 N

由牛頓第二定律，對(duì)桿有F-F′=ma，

得拉力F=0.1 75 N

故2 s末的瞬時(shí)功率P=Fv=0.35 w

(3)在2 s末，桿的動(dòng)能Ek=mv2=0.2 J

由能量守恒定律，回路產(chǎn)生的焦耳熱Q=W-Ek=0.1 J

根據(jù)Q=I2Rt，有

故在R上產(chǎn)生的焦耳熱QR=Q=0.067 J

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固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大�。�
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
（3）如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2s所做的功W=0.35J，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．

查看答案和解析>>

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L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，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)方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式；
（2）求第2s末外力F的大小；
（3）如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J，求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

查看答案和解析>>

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L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大�。�
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

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與水平面間的傾角θ=30°，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻．開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，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)方向垂直導(dǎo)軌面向下．現(xiàn)拆除對(duì)金屬桿ab的約束，同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab，使之由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)．電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
精英家教網(wǎng)
求：
（1）在t=2.0s時(shí)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移；
（3）2s末拉力F的瞬時(shí)功率．

查看答案和解析>>

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L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．
精英家教網(wǎng)
求：（1）運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系式；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度；
（3）第5秒末外力F的功率．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案