如圖所示,M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架,MM′和NN′相互平行且足夠長,間距l(xiāng)=0.40m,質(zhì)量M=0.20kg。質(zhì)量m=0.10kg的導(dǎo)體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上,導(dǎo)體棒與框架的摩擦忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T。t=0時(shí),垂直于導(dǎo)體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N,導(dǎo)體棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng);當(dāng)t=t1時(shí),金屬框架將要開始運(yùn)動(dòng),此時(shí)導(dǎo)體棒的速度v1=6.0m/s;經(jīng)過一段時(shí)間,當(dāng)t=t2時(shí),導(dǎo)體棒ab的速度v2=12.0m/s;金屬框架的速度v3=0.5m/s。在運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好。已知導(dǎo)體棒ab的電阻r=0.30Ω,框架MN部分的阻值R=0.10Ω,其余電阻不計(jì)。設(shè)框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2。求:

(1)求動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)當(dāng)t=t2時(shí),求金屬框架的加速度;
(3)若在0~t1這段時(shí)間內(nèi),MN上產(chǎn)生的熱量 Q=0.10J,求該過程中導(dǎo)體棒ab位移x的 大小。
(1)(2)(3)

試題分析:(1)當(dāng)時(shí),導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢

所以回路中的電流

取金屬框架為研究對(duì)象,MN邊受到安培力,
          (1分)
與地面之間的最大靜摩擦力
剛要開始滑動(dòng)說明安培力等于最大靜摩擦力            (1分)
解得:             (1分)
(2)當(dāng)時(shí),設(shè)回路中的電流為
             (1分)



取金屬框架為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律有


解得:           (1分)
(3)在0~t1時(shí)間內(nèi),電路中產(chǎn)生的總熱量
         (1分)
根據(jù)功能原理,拉力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱和金屬棒動(dòng)能
               (1分)
解得:               (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:不詳 題型:問答題

如圖所示,空間被分層若干個(gè)區(qū)域,分別以水平線aa、bbcc、dd為界,每個(gè)區(qū)域的高度均為h,期中區(qū)域Ⅱ存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域Ⅲ存在垂直于紙面向里且與區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場。豎直面內(nèi)有一邊長為h、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體框,導(dǎo)體框下邊與aa重合并由凈值開始自由下落,導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb就做勻速直線運(yùn)動(dòng),之后導(dǎo)體框下邊越過cc進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ,導(dǎo)體框的下邊到達(dá)區(qū)域Ⅲ的某一位置時(shí)又開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求:從導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb時(shí)到下邊剛處dd時(shí)的過程中,導(dǎo)體框中產(chǎn)生的熱量。(已知重力加速度為g,導(dǎo)體框始終在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且下邊始終水平)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(15分)如圖所示,在水平面內(nèi)固定一光滑“U”型導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1m,整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感強(qiáng)度B=0.5T.一導(dǎo)體棒以v0=2m/s的速度向右切割勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)體棒在回路中的電阻r=0.3Ω,定值電阻R=0.2Ω,其余電阻忽略不計(jì).求:

(1)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢;
(2)R上消耗的電功率;
(3)若在導(dǎo)體棒上施加一外力F,使導(dǎo)體棒保持勻速直線運(yùn)動(dòng),求力F的大小和方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖所示,兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R、長度均為l的導(dǎo)體棒a、b,用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的、不可伸長的柔軟長直導(dǎo)線連接后,b放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上,a靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上;兩根導(dǎo)體棒均與桌子邊緣平行。整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。開始時(shí)兩棒靜止,自由釋放后開始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒a在落地前就已勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)導(dǎo)體棒b仍未離開桌面。已知兩條導(dǎo)線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直狀態(tài),導(dǎo)線與桌子側(cè)棱間無摩擦。

(1)試求導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小。
(2)從自由釋放到剛勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,若通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為q,求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是
A.導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢
B.導(dǎo)體棒中的自由電荷因受洛倫茲力而定向移動(dòng)
C.導(dǎo)體棒中的自由電荷因受感生電場作用而定向移動(dòng)
D.導(dǎo)體棒中的自由電荷熱運(yùn)動(dòng)的速度為V

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿PQ在寬為l的平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng),若PQ的電阻為R/3;則P、Q之間的電壓及通過電阻R的感應(yīng)電流方向?yàn)椋?nbsp; )

A.Blv,a→b        B.3Blv/4,a→b
C.Blv/4,a→b      D.Blv,b→a

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,半徑為 r、電阻不計(jì)的兩個(gè)半圓形光滑導(dǎo)軌并列豎直放置,導(dǎo)軌端口所在平面剛好水平。在軌道左上方端口M、N 間接有阻值為R 的小電珠,整個(gè)軌道處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場中,兩導(dǎo)軌間距為L,現(xiàn)有一質(zhì)量為 m,電阻也是R 的金屬棒ab 從MN 處由靜止釋放,經(jīng)一定時(shí)間到達(dá)導(dǎo)軌最低點(diǎn),此時(shí)速度為 v 。

(1)求金屬棒 ab 到達(dá)時(shí),受到的安培力的大小和方向。
(2)求金屬棒 ab 從MN 到的過程中,小電珠上產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(10分)如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN,其電阻不計(jì),間距d=0.5m,P、M兩端接有一只理想電壓表,整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.2T的勻強(qiáng)磁場中,兩金屬棒L1、L2平行地?cái)R在導(dǎo)軌上,其電阻均為r=0.1Ω,質(zhì)量分別為M1=0.3kg和M2=0.5kg。固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng)。試求:

(1) 當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時(shí),棒L2的加速度為多大;
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,金屬框架與水平面成30°角,勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B=0.4T,方向垂直框架平面向上,金屬棒長,重量為0.1N,可以在框架上無摩擦地滑動(dòng),棒與框架的總電阻為,運(yùn)動(dòng)時(shí)可認(rèn)為不變,問:

(1)要棒以的速度沿斜面向上滑行,應(yīng)在棒上加多大沿框架平面方向與導(dǎo)軌平行的外力?
(2)當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)到某位置時(shí),外力突然消失,棒將如何運(yùn)動(dòng)?
(3)棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度多大?
(4)達(dá)最大速度時(shí),電路的電功率多大?重力的功率多大?

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