如圖(a)所示,平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ光滑且足夠長,固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.25 m,電阻R=0.5 Ω,導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.1 Ω的金屬桿,導(dǎo)軌電阻可忽略不計,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向下,現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使其由靜止開始運動,理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示.
  
(1)分析證明金屬桿做勻加速直線運動;
(2)求金屬桿運動的加速度;
(3)寫出外力F隨時間變化的表達(dá)式;
(4)求第2.5 s末外力F的瞬時功率.
(1)見解析。2)2.4 m/s2。3)F=0.04t+0.24 N。4)2.04 W
(1)U=E·,U∝v,因U隨時間均勻變化,故v也隨時間均勻變化,金屬桿做勻加速直線運動.
(2)由圖象k=·=a·則金屬桿運動的加速度
a= m/s2=2.4 m/s2
(3)由牛頓第二定律F=F+ma=BIL+ma=+ma=0.04t+0.24(N).
(4)第2.5 s末外力F的瞬時功率P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04 W.
答案:(1)見解析。2)2.4 m/s2 (3)F=0.04t+0.24 N。4)2.04 W
本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律和電路的結(jié)合問題,根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線,以及Ut圖像判斷導(dǎo)體棒做勻加速直線運動,由楞次定律求出加速度a
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,光滑矩形斜面ABCD的傾角為,在其上放置一矩形金屬線框,的邊長,的邊長,線框的質(zhì)量,電阻,線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行且靠近。重物質(zhì)量,離地面的高度為。斜面上區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直于斜面向上,已知AB到的距離為,的距離為到CD的距離為,取。現(xiàn)讓線框從靜止開始運動(開始時刻與AB邊重合),發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,求:
(1)efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
(2)線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q
(3)通過計算分析畫出線框從開始運動到ab邊與CD邊重合過程中線框的圖象

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,阻值為R的金屬棒垂直放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面。金屬棒從圖示位置ab分別以v和2v的速度沿導(dǎo)軌勻速滑到a1b1位置,則在這兩次過程中
A.回路電流I1:I2=1:2
B.產(chǎn)生熱量Q1:Q2=1:2
C.通過金屬棒任一截面的電荷量q1:q2=1:2
D.外力功率P1:P2=1:2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,豎直平面內(nèi)有足夠長的金屬導(dǎo)軌,軌距0.2m,金屬導(dǎo)體ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地上下滑動,ab的電阻為0.4Ω,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌ab的質(zhì)量為0.2g,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的磁應(yīng)強(qiáng)度為0.2T,且磁場區(qū)域足夠大,當(dāng)ab導(dǎo)體自由下落0.4s時,突然接通電鍵K,則:

(1)試說出K接通后,ab導(dǎo)體的運動情況。
(2)ab導(dǎo)體勻速下落的速度是多少?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(8分)相距為L的兩光滑平行導(dǎo)軌與水平面成θ角放置.上端連接一阻值為R的電阻,其他電阻不計。整個裝置處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab,垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,如圖所示。由靜止釋放導(dǎo)體棒ab,求:

(1)導(dǎo)體棒ab可達(dá)的最大速度vm
(2)導(dǎo)體棒ab的速度為v=vm/3時的加速度a;
(3)回路產(chǎn)生的最大電功率Pm

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

正方形導(dǎo)體框處于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直框平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加,變化率為k。導(dǎo)體框質(zhì)量為m、邊長為L,總電阻為R,在恒定外力F作用下由靜止開始運動。導(dǎo)體框在磁場中的加速度大小為____________;導(dǎo)體框中感應(yīng)電流做功的功率為____________。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,相距為d的兩水平虛線p1、p2表示方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中的上下邊界,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正方形abcd的邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m、電阻為R,線框處在磁場正上方,ab邊與虛線p1相距h.線框由靜止釋放,下落過程中線框平面始終在豎直平面內(nèi),線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時的速度和ab邊剛離開磁場時的速度相同.在線框從進(jìn)入到全部穿過磁場的過程中,下列說法正確的是(      )
A.線框克服安培力所做的功為2mgd
B.線框克服安培力所做的功為mgd
C.線框的最小速度一定為
D.線框的最小速度一定為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示,質(zhì)量為m的單匝正方形線圈,其邊長為L,在距底邊2L的勻強(qiáng)磁場上方由靜止開始自由下落,設(shè)線圈下落過程中線框平面始終位于紙面內(nèi)且底邊保持水平,當(dāng)線框的底邊剛進(jìn)入磁場區(qū)域時,恰能在勻強(qiáng)磁場中做勻速運動。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求:
(1)線圈的電阻多大?
(2)線圈進(jìn)入磁場的過程中單位時間內(nèi)有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示存在范圍足夠大的磁場區(qū),虛線OO′為磁場邊界,左側(cè)為豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,右側(cè)為豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場區(qū),B1=B2=B.有一質(zhì)量為m且足夠長的U形金屬框架MNPQ平放在光滑的水平面上,框架跨過兩磁場區(qū),磁場邊界OO′與框架的兩平行導(dǎo)軌MN、PQ垂直,兩導(dǎo)軌相距L,一質(zhì)量也為m的金屬棒垂直放置在右側(cè)磁場區(qū)光滑的水平導(dǎo)軌上,并用一不可伸長的繩子拉住,繩子能承受的最大拉力是F0,超過F0繩子會自動斷裂,已知棒的電阻是R,導(dǎo)軌電阻不計,t=0時刻對U形金屬框架施加水平向左的拉力F讓其從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動.
(1) 求在繩未斷前U形金屬框架做勻加速運動t時刻水平拉力F的大;繩子斷開后瞬間棒的加速度.
(2) 若在繩子斷開的時刻立即撤去拉力F,框架和導(dǎo)體棒將怎樣運動,求出它們的最終狀態(tài)的速度.
(3) 在(2)的情景下,求出撤去拉力F后棒上產(chǎn)生的電熱和通過導(dǎo)體棒的電量.

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