精英家教網(wǎng)如圖1所示，兩根足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m，電阻為r．導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．金屬導(dǎo)軌的上端與開(kāi)關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連，且R1=3r．不計(jì)一切摩擦，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g．現(xiàn)在閉合開(kāi)關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放．
（1）若電阻箱R2接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h時(shí)，速度為v，求此過(guò)程中定值電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱QR1．；
（2）當(dāng)B=0.40T，L=0.50m，α=37°時(shí)，金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系如圖2所示，求金屬棒的電阻r和質(zhì)量m．（取g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80）
分析：（1）以金屬棒為研究對(duì)象，根據(jù)能量守恒金屬棒減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱正確解答；
（2）當(dāng)金屬棒的速度達(dá)到最大時(shí)，有mgsinα=BIL成立，由此寫(xiě)出最大速度vm和電阻R2的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)斜率、截距的物理意義即可正確解答．
解答：解：（1）由能量守恒，金屬棒減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱：
mgh=
1
2
mv2+QR1+Qr
又：
QR1
Qr
=
R1
r
=
3
1

所以：QR1=
3
4
(mgh-
1
2
mv2)
（2）設(shè)最大速度為v，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：
E=BLv
由閉合電路的歐姆定律：I=
E
R1+R2+r

從b端向a端看，金屬棒受力如圖：精英家教網(wǎng)
金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)滿足：
mgsinα-BIL=0
由以上三式得：v=
mgsinα
B2L2
R2+
mgsinα
B2L2
(R1+r)
由圖象可知：斜率為：k=
60-30
2
m?s-1Ω-1=15m?s-1Ω-1，縱截距為v0=30m/s，得到：
v0=
mgsinα
B2L2
(R1+r)

k=
mgsinα
B2L2

又：R1=3r
解得：r=0.5Ω，m=0.1kg．
答：值電阻的阻值0.5Ω，金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg．
點(diǎn)評(píng)：電磁感應(yīng)問(wèn)題經(jīng)常與電路、受力分析、功能關(guān)系等知識(shí)相結(jié)合，是高中知識(shí)的重點(diǎn)，該題中難點(diǎn)是第三問(wèn)，關(guān)鍵是根據(jù)物理規(guī)律寫(xiě)出兩坐標(biāo)物理量之間 的函數(shù)關(guān)系．
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：

（2004?北京）如圖1所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)．M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻．一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下．導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略．讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦．
（1）由b向a方向看到的裝置如圖2所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖；
（2）在加速下滑過(guò)程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v 時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小；
（3）求在下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖1所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角，上端連接阻值R=1.5Ω的電阻；質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2=4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖2甲所示．一開(kāi)始為保持ab棒靜止，在棒上施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，已知當(dāng)t=2s時(shí)，F(xiàn)恰好為零．求：
（1）當(dāng)t=2s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（2）當(dāng)t=3s時(shí)，外力F的大小和方向；
（3）當(dāng)t=4s時(shí)，突然撤去外力F，當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)體棒ab兩端的電壓為多大；
（4）請(qǐng)?jiān)趫D2乙中畫(huà)出前4s外力F隨時(shí)間的變化情況．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1所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=1m，導(dǎo)軌與平面成θ=30°角，上端接一個(gè)阻值為R=1.5Ω電阻；質(zhì)量為m=0.2kg、阻值為r=0.5Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端L2=4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．整個(gè)裝置處于一垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2甲所示．開(kāi)始時(shí)，為保持ab靜止，在棒上加一平行于斜面的外力F，當(dāng)t=2s時(shí)，F(xiàn)恰好為零．求：
（1）在0-3s時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率△B/△t=？
（2）t=2.5s時(shí)，外力F的大小及方向．
（3）在t=4s時(shí)，突然撤去外力，當(dāng)金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)其兩端的電壓Uab=？
（4）在圖2乙中畫(huà)出前4s內(nèi)外力F隨時(shí)間的變化圖象（以沿斜面向上為力的正方向）
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)（1）如圖1所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距L=0.3m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.5T．一根直金屬桿MN以v=2m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．桿MN的電阻r1=1Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略．求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1．
（2）如圖2所示，一個(gè)匝數(shù)n=100的圓形線圈，面積S1=0.4m2，電阻r2=1Ω．在線圈中存在面積S2=0.3m2垂直線圈平面（指向紙外）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖3所示．求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2
（3）有一個(gè)R=2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖1中的導(dǎo)軌和圖2中的圓形線圈相連接，b端接地．試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢(shì)較高？求這種情況中a端的電勢(shì)φa．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案