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如圖所示,兩根不計電阻的金屬導線MN與PQ 放在水平面內,MN是直導線,PQ的PQ1段是直導線,Q1Q2段是弧形導線,Q2Q3段是直導線,MN、PQ1、Q2Q3相互平行,M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻。一根質量為1.0 kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動,金屬棒始終垂直于MN,整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下。金屬棒處于位置(I)時,給金屬棒一個向右的速度v1=4 m/s,同時方向水平向右的外力F1 =3 N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動;當金屬棒運動到位置(Ⅱ)時,外力方向不變,大小變?yōu)镕2,金屬棒向右做勻速直線運動,經過時間t =2 s到達位置(Ⅲ)。金屬棒在位置(I)時,與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點,a、b的間距L1=1 m,金屬棒在位置(Ⅱ)時,棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點。已知s1=7.5 m。求:(1)金屬棒向右勻減速運動時的加速度大小?

(2)c、d兩點間的距離L2=?

(3)外力F2的大?

(4)金屬棒從位置(I)運動到位置(Ⅲ)的過程中,電阻R上放出的熱量Q=?

(1)金屬棒從位置(I)到位置(Ⅱ)的過程中,加速度不變,方向向左,設大小為a,在位置I時,ab間的感應電動勢為E1,感應電流為I1,受到的安培力為F1,則

E1=BL1 v1,,F1···································①

F1=4 N·································································②

根據牛頓第二定律得

F1F1 =ma·····························································③

a= 1 m / s2·································································④

(2)設金屬棒在位置(Ⅱ)時速度為v2,由運動學規(guī)律得

=-2a s1···························································⑤

v2= 1 m / s·································································⑥

由于在(I)和(II)之間做勻減速直線運動,即加速度大小保持不變,外力F1恒定,所以AB棒受到的安培力不變即F1=F2

···························································⑦

m······················································⑧

(3)金屬棒從位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的過程中,做勻速直線運動,感應電動勢大小與位置(Ⅱ)時的感應電動勢大小相等,安培力與位置(Ⅱ)時的安培力大小相等,所以

F2= F2=4 N······························································⑨

(4) 設位置(II)和(Ⅲ)之間的距離為s2,則

s2= v2t=2 m ································································⑩

設從位置(I)到位置(Ⅱ)的過程中,外力做功為W1,從位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的過程中,外力做功為W2,則

W1= F1 s1=22.5 J ···························································11

W2= F2 s2=8 J······························································12

根據能量守恒得W1+ W2·······························13·

解得Q = 38 J ·····························································14


解析:

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩根豎直固定的金屬導軌ad和bc相距l(xiāng)=0.2m,另外兩根水平金屬桿MN和EF可沿導軌無摩擦地滑動,MN桿和EF桿的電阻分別為0.2Ω(豎直金屬導軌的電阻不計),EF桿放置在水平絕緣平臺上,回路NMEF置于勻強磁場內,磁場方向垂直于導軌平面向里,磁感應強度B=1T,試求:
(1)EF桿不動,MN桿以0.1m/s的速度向上運動時,桿MN兩端哪端的電勢高?MN兩端電勢差為多大?
(2)當MN桿和EF桿的質量均為m=10-2kg.MN桿須有多大的速度向上運動時,EF桿將開始向上運動?此時拉力的功率為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,兩根電阻不計的光滑金屬導軌ab、cd豎直放置,導軌間距為L,上端接有兩個定值電阻R1、R2,已知R1=R2=2r.將質量為m、電阻值為r的金屬棒從圖示位置由靜止釋放,下落過程中金屬棒保持水平且與導軌接觸良好.自由下落一段距離后金屬棒進入一個垂直于導軌平面的勻強磁場,磁場寬度為h.金屬棒出磁場前R1、R2的功率均已穩(wěn)定為P.則金屬棒離開磁場時的速度大小為
 
,整個過程中通過電阻R1的電量為
 
.(已知重力加速度為g)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?淮安模擬)如圖所示,兩根等高光滑的
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圓弧軌道,半徑為r、間距為L,軌道電阻不計.在軌道頂端連有一阻值為R的電阻,整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度為B.現有一根長度稍大于L、質量為m、電阻不計的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑,到達軌道底端cd時受到軌道的支持力為2mg.整個過程中金屬棒與導軌電接觸良好,求:
(1)棒到達最低點時的速度大小和通過電阻R的電流.
(2)棒從ab下滑到cd過程中回路中產生的焦耳熱和通過R的電荷量.
(3)若棒在拉力作用下,從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動,則在到達ab的過程中拉力做的功為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,兩根光滑的平行金屬導軌處于同一水平面內,相距0.3m,導軌左端PQ間用電阻R=0.2Ω相連接,導軌電阻不計,導軌上停放著一金屬桿MN,桿的電阻為0.1Ω,質量為0.1kg,始終與導軌保持良好接觸,整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中,磁感強度為0.5T.現對金屬桿施加適當的水平力,使桿由靜止開始沿導軌勻加速運動,問:
(1)要使P點電勢高于Q點電勢,桿應向哪個方向運動?
(2)當金屬桿的速度v=2m/s時,電阻R上消耗的電功率多大?
(3)要使電阻R上的電壓每秒均勻增加0.05V,桿的加速度a應為多大?

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年江蘇省南通市高三第三次調研測試物理試卷(解析版) 題型:計算題

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(1)棒到達最低點時的速度大小和通過電阻R的電流.

(2)棒從ab下滑到cd過程中回路中產生的焦耳熱和通過R的電荷量.

(3)若棒在拉力作用下,從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動,則在到達ab的過程中拉力做的功為多少?

 

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