(2011?上海模擬)如圖,水平桌面上固定的矩形裸導(dǎo)線框abcd的長邊長度為2L,短邊的長度為L,在兩短邊上均接有電阻R,其余部分電阻不計(jì).導(dǎo)線框一長邊與x軸重合,左邊的坐標(biāo)x=0,線框內(nèi)有一垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒MN與短邊平行且與長邊接觸良好.開始時(shí)導(dǎo)體棒靜止于x=0處,從t=0時(shí)刻起,導(dǎo)體棒MN在沿x軸正方向的一拉力作用下,從x=0處以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)到x=2L處.則導(dǎo)體棒MN從x=0處運(yùn)動(dòng)到x=2L處的過程中通過導(dǎo)體棒的電量為
4BL2
3R
4BL2
3R
,拉力F關(guān)于x(x<2L)的表達(dá)式為F=
ma+
2B2L2
3R
2ax
ma+
2B2L2
3R
2ax
分析:導(dǎo)體棒切割磁感線做勻加速直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒切割時(shí)相當(dāng)于電源,因此由法拉第電磁感應(yīng)定律可求出感應(yīng)電動(dòng)勢大小,然后畫出電路圖,運(yùn)用閉合電路的毆姆定律來算出電流.從而求出通過導(dǎo)體棒的電量及安培力大小與方向.再對導(dǎo)體棒受力分析,由牛頓第二定律列出方程求出拉力大。
解答:解:棒勻加速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,相當(dāng)于電源接入電路.而棒從靜止以加速度a由左端勻加速到右端,在此過程中通過棒的電量等于平均電流與時(shí)間的乘積.即Q=It
而I=
E
R+
R
2
  E=
△?
△t
  所以Q=
△?
3
2
R
=
B×2L×L
3
2
R
=
4BL2
3R

位移為x,設(shè)此時(shí)速度為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知:v2=2ax 得:v=
2ax

對其受力分析,并由牛頓第二定律列式:F-F=ma
而F安=BIL=
B2L2v
3
2
R
   所以F=ma+
2B2L2
3R
2ax

故答案為:
4BL2
3R
;  ma+
2B2L2
3R
2ax
點(diǎn)評:導(dǎo)體棒在磁場中切割時(shí),可將棒看成電源.同時(shí)求通過某截面的電量用電流的平均值.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海模擬)運(yùn)動(dòng)會(huì)上4×100m接力賽是最為激烈的比賽項(xiàng)目,有甲乙兩運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練交接棒的過程中發(fā)現(xiàn),甲短距離加速后能保持9m/s的速度跑完全程.為了確定乙起跑的時(shí)機(jī),甲在接力區(qū)前s0處作了標(biāo)記,當(dāng)甲跑到此標(biāo)記時(shí)向乙發(fā)出起跑口令,乙在接力區(qū)的前端聽到口令時(shí)立即起跑(忽略聲音傳播的時(shí)間及人的反應(yīng)時(shí)間),先做勻加速運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到最大后,保持這個(gè)速度跑完全程.已知接力區(qū)的長度為L=20m,試求:
(1)若s0=13.5m,且乙恰好在速度達(dá)到與甲相同時(shí)被甲追上,完成交接棒,則在完成交接棒時(shí)乙離接力區(qū)末端的距離為多大?
(2)若s0=16m,乙的最大速度為8m/s,要使甲乙能在接力區(qū)內(nèi)完成交接棒,且比賽成績最好,則乙在加速階段的加速度應(yīng)為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海模擬)下列說法中正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海模擬)如圖所示,均勻光滑直棒一端鉸于地面,另一端擱在一個(gè)立方體上,桿與水平面間的夾角α為30°左右.現(xiàn)將立方體緩慢向左移動(dòng),則棒對立方體的壓力大小將( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海模擬)如圖所示,兩根足夠長且平行的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成53°固定放置,導(dǎo)軌間連接一阻值為4Ω的電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).在兩平行虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域的寬度為d=0.5m.導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為ma=0.6kg,電阻Ra=4Ω;導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為mb=0.2kg,電阻Rb=12Ω;它們分別垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好.現(xiàn)從圖中的M、N處同時(shí)將它們由靜止開始釋放,運(yùn)動(dòng)過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域,當(dāng)b剛穿出磁場時(shí),a正好進(jìn)入磁場(g取10m/s2,sin53°=0.8,且不計(jì)a、b之間電流的相互作用).求:
(1)在整個(gè)過程中,a、b兩導(dǎo)體棒分別克服安培力做的功;
(2)在a穿越磁場的過程中,a、b兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱之比;
(3)在穿越磁場的過程中,a、b兩導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小之比;
(4)M點(diǎn)和N點(diǎn)之間的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?上海模擬)用同種材料制成傾角37°的斜面和長水平面,斜面長3.15m且固定,一小物塊從斜面頂端以沿斜面向下的初速度v0開始自由下滑,當(dāng)v0=2.4m/s時(shí),經(jīng)過2.0s后小物塊停在斜面上.多次改變v0的大小,記錄下小物塊從開始運(yùn)動(dòng)到最終停下的時(shí)間t,作出v0-t圖象,如圖所示,求:
(1)小物塊與該種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為多少?
(2)若小物塊初速度為3m/s,小物塊從開始運(yùn)動(dòng)到最終停下的時(shí)間t為多少?

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