精英家教網(wǎng)如圖所示，電阻不計、相距為L=1m的U形光滑導(dǎo)軌豎直放置，處在大小為B=1T的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向里．質(zhì)量為m=0.1kg、電阻R=1Ω的金屬棒ab緊貼導(dǎo)軌水平放置．金屬棒在電動機D的牽引下由靜止開始沿導(dǎo)軌上升h=3.8m時，獲得穩(wěn)定的速度，在此過程中金屬棒上產(chǎn)生的熱量為Q=2J．電動機牽引金屬棒時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U=7V、I=1A，電動機線圈的內(nèi)阻為r=1Ω．求：
（1）金屬棒的穩(wěn)定速度；
（2）金屬棒從靜止開始達到穩(wěn)定速度所歷經(jīng)的時間．
分析：（1）金屬棒在電動機的牽引下從靜止運動一定距離后達穩(wěn)定速度，并產(chǎn)生了焦耳熱．而由電動機的輸入電壓、電流再結(jié)合線圈內(nèi)阻可求出電動的輸出功率．則由能量守恒定律可算出穩(wěn)定速度大�。�
（2）金屬棒從靜止到穩(wěn)定速度做非勻加速運動，則可運用動能定理求出所需要的時間．
解答：解：（1）電動機輸入功率P1=IU=7W ①
金屬棒穩(wěn)定時做勻速運動，電動機輸出功率使MN棒增加重力勢能，并產(chǎn)生感應(yīng)電流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
金屬棒受到的安培力：F=BIL=BL
BLv
R
=
B2L2v
R
 ②
電動機輸出功率P2=（mg+F）v ③
由能量守恒得P1-I2r=P2 ④
由①②③④且代入數(shù)據(jù)得：v=2m/s（v=-3m/s舍去）
（2）對棒加速上升過程應(yīng)用動能定理
（P1-I2r）t-Q=mgh+
1
2
mv2
∴t=
Q+mgh+
1
2
mv2
P1-I2r

代入解得，t=1s．
答：
（1）金屬棒的穩(wěn)定速度是2m/s；
（2）金屬棒從靜止開始達到穩(wěn)定速度所歷經(jīng)的時間是1s．
點評：本題是電磁感應(yīng)與電路知識、力學(xué)知識的綜合，棒運動情況與汽車額定功率起動類似，要有聯(lián)想能力．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP水平放置．MO間接有阻值為R的電阻．導(dǎo)軌相距為d，有豎直向下的勻強磁場，磁感強度為B．質(zhì)量為m，長為L的導(dǎo)體棒CD的電阻為r，垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F向右拉動CD棒．CD棒受恒定的摩擦阻力f．已知F＞f，L＞d，求：
（1）CD棒運動的最大速度是多少？
（2）當(dāng)CD棒達到最大速度后，電阻R消耗的電功率是多少？
（3）若在CD棒達到最大速度后的某一時刻撤去恒力F，當(dāng)CD棒滑行S過程中流過電阻R的電量是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌間距為l，軌道所在平面的正方形區(qū)域如耐內(nèi)存在著有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上．電阻相同、質(zhì)量均為m的兩根相同金屬桿甲和乙放置在導(dǎo)軌上，甲金屬桿恰好處在磁場的上邊界處，甲、乙相距也為l．在靜止釋放兩金屬桿的同時，對甲施加一沿導(dǎo)軌平面且垂直甲金屬桿的外力，使甲在沿導(dǎo)軌向下的運動過程中始終以加速度a=gsinθ做勻加速直線運動，金屬桿乙剮進入磁場時即做勻速運動．
（1）求金屬桿的電阻R；
（2）若從釋放金屬桿時開始計時，試寫出甲金屬桿在磁場中所受的外力F隨時間t的變化關(guān)系式；
（3）若從開始釋放兩金屬桿到金屬桿乙剛離開磁場的過程中，金屬桿乙中所產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求外力F在此過程中所做的功．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP放置在水平面內(nèi)，MO間接有阻值為R=3Ω的電阻，導(dǎo)軌相距d=1m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.5T．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=1Ω的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F=1N向右拉動CD，CD受摩擦阻力f恒為0.5N．求：（1）CD運動的最大速度；（2）當(dāng)CD達到最大速度后，電阻R消耗的電功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?河南模擬）如圖所示，電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，寬度為l，下端與阻值為R的電阻相連．磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，現(xiàn)使質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab位置以平行于斜面的初速度沿導(dǎo)軌向上運動，滑行到最遠位置a′b′后又下湍．已知導(dǎo)體棒運動過程中的最大加速度為2gsinθ，g為重力加速度，軌道足夠長，則（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為θ的斜面上，下端接有固定電阻和金屬棒cd，它們的電阻均為R．兩根導(dǎo)軌間寬度為L，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌面向上．質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab垂直放置在金屬導(dǎo)軌上，在沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用下，沿導(dǎo)軌以速率v勻速上滑，而金屬棒cd保持靜止．以下說法正確的是（　�。�
A、金屬棒ab中的電流為
BLv
R
B、作用在金屬棒ab上各力的合力做功為零
C、金屬棒cd的質(zhì)量為
B2L2v
gRsinθ
D、金屬棒ab克服安培力做功等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案