如圖所示,光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內(nèi),MN、PQ平行且足夠長,兩軌道間的寬度L=0.50m.軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻.軌道處于磁感應(yīng)強度大小B=0.40T,方向豎直向下的勻強磁場中.質(zhì)量m=0.50kg的導(dǎo)體棒ab垂直于軌道放置.在沿著軌道方向向右的力F作用下,導(dǎo)體棒由靜止開始運動,導(dǎo)體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直.不計軌道和導(dǎo)體棒的電阻,不計空氣阻力.
(1)若力F的大小保持不變,且F=1.0N.求
a.導(dǎo)體棒能達到的最大速度大小vm
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時,導(dǎo)體棒的加速度大小a.
(2)若力F的大小是變化的,在力F作用下導(dǎo)體棒做初速度為零的勻加速直線運動,加速度大小a=2.0m/s2.從力F作用于導(dǎo)體棒的瞬間開始計時,經(jīng)過時間t=2.0s,求力F的沖量大小I.
(1)a.導(dǎo)體棒達到最大速度vm時受力平衡F=F安m
此時,F安m=B
BLvm
R
L

解得:vm=12.5m/s
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時,感應(yīng)電動勢E=BLv=1.0V
導(dǎo)體棒上通過的感應(yīng)電流I=
E
R
=2.0A

導(dǎo)體棒受到的安培力F=BIL=0.40N
根據(jù)牛頓第二定律,解得:a=
F-F
m
=1.2m/s2

(2)t=2s時,金屬棒的速度v1=at=4.0m/s
此時,導(dǎo)體棒所受的安培力F安1=
B2L2v1
R
=0.32N

時間t=2s內(nèi),導(dǎo)體棒所受的安培力隨時間線性變化,
所以,時間t=2s內(nèi),安培力的沖量大小I=
F安1
2
t=0.32N?s

對導(dǎo)體棒,根據(jù)動量定理I-I=mv1-0
所以,力F的沖量I=mv1+I=2.32N?s
答:
(1)若力F的大小保持不變,且F=1.0N.a(chǎn).導(dǎo)體棒能達到的最大速度大小vm為12.5m/s.
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時,導(dǎo)體棒的加速度大小a是1.2m/s2
(2)力F的沖量大小I是2.32N?s.
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:問答題

如圖所示,間距為L、半徑為R0的內(nèi)壁光滑的
1
4
圓弧固定軌道,右端通過導(dǎo)線接有阻值為R的電阻,圓弧軌道處于豎直向上的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度為B.質(zhì)量為m、電阻為r、長度也為L的金屬棒,從與圓心等高的ab處由靜止開始下滑,到達底端cd時,對軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻,空氣阻力忽略不計,重力加速度為g.求:
(1)金屬棒到達底端時,電阻R兩端的電壓U多大;
(2)金屬棒從ab處由靜止開始下滑,到達底端cd的過程中,通過電阻R的電量q;
(3)用外力將金屬棒以恒定的速率v從軌道的低端cd拉回與圓心等高的ab處的過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量Q.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

參考題兩根相距d=0.20m的平行光滑金屬長導(dǎo)軌與水平方向成30°角固定,勻強磁場的磁感強度B=0.20T,方向垂直兩導(dǎo)軌組成的平面,兩根金屬棒ab.cd互相平行且始終與導(dǎo)軌垂直地放在導(dǎo)軌上,它們的質(zhì)量分別為m1=0.1kg,m2=0.02kg,兩棒電阻均為0.20Ω,導(dǎo)軌電阻不計,如圖所示.
(1)當(dāng)ab棒在平行于導(dǎo)軌平面斜向上的外力作用下,以v1=1.5m/s速度沿斜面勻速向上運動,求金屬棒cd運動的最大速度;
(2)若要cd棒靜止,求使ab勻速運動時外力的功率.(g=10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,兩根光滑平行的金屬導(dǎo)軌,放在傾角為θ的斜面上,導(dǎo)軌的左端接有電阻R,導(dǎo)軌自身電阻不計,斜面處在一勻強磁場中,方向垂直斜面向上,一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒,在沿斜面并與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,并上升了h高度在上滑過程中(  )
A.金屬棒所受合外力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的熱量之和
B.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量
C.金屬棒受到的合外力所做的功為零
D.恒力F與安培力的合力所做的功為mgh

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,通電導(dǎo)線棒的質(zhì)量為m=20g,通以1.2A的電流,放在水平放置的導(dǎo)軌PQ和MN上,兩導(dǎo)軌平行,間距為0.25m,導(dǎo)線棒ab跟導(dǎo)軌間動摩擦因素為0.2,整個裝置放在豎直向上的勻強磁場中,求:磁感應(yīng)強度多大時,ab棒恰能勻速運動?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,水平放置的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ的一端接有電阻R0,不計電阻的導(dǎo)體棒ab靜置在導(dǎo)軌的左端MP處,并與MN垂直.以導(dǎo)軌PQ的左端為坐標(biāo)原點O,建立直角坐標(biāo)系xOy,Ox軸沿PQ方向.每根導(dǎo)軌單位長度的電阻為r.垂直于導(dǎo)軌平面的非勻強磁場磁感應(yīng)強度在y軸方向不變,在x軸方向上的變化規(guī)律為:B=B0+kx,并且x≥0.現(xiàn)在導(dǎo)體棒中點施加一垂直于棒的水平拉力F,使導(dǎo)體棒由靜止開始向右做勻加速直線運動,加速度大小為a.設(shè)導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,兩導(dǎo)軌間距為L.不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計其余部分的電阻.
(1)請通過分析推導(dǎo)出水平拉力F的大小隨橫坐標(biāo)x變化的關(guān)系式;
(2)如果已知導(dǎo)體棒從x=0運動到x=x0的過程中,力F做的功為W,求此過程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,a=4m/s2,求導(dǎo)體棒從x=0運動到x=1m的過程中,通過電阻R0的電荷量q.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,導(dǎo)軌是水平的,其間距l(xiāng)1=0.5m,ab桿與導(dǎo)軌左端的距離l2=0.8m,由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路電阻為0.2Ω,方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=1T,滑輪下掛一重物質(zhì)量0.04kg,ah桿與導(dǎo)軌間的摩擦不計,現(xiàn)使磁場以
△B
△t
=0.2T/s的變化率均勻地增大,問:當(dāng)t為多少時,M剛離開地面?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

有一種信號發(fā)生器的工作原理可以簡化為如圖所示的圖形,豎直面內(nèi)有半徑為R且相切與O點的兩圓形區(qū)域,其內(nèi)存在水平恒定的勻強磁場,長為2R的導(dǎo)體桿OA,以角速度ω繞過O點的固定軸,在豎直平面內(nèi)順時針豎直旋轉(zhuǎn),t=0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢能差UAO隨時間變化的圖象可能正確的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖,導(dǎo)體AB在做切割磁感線運動時,將產(chǎn)生一個電動勢,因而在電路中有電流通過,下列說法中正確的是( 。
A.因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢
B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)
C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)
D.動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的

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