如圖所示，質(zhì)量為m，阻值為R的導(dǎo)體棒ab垂直放在光滑足夠長的U形導(dǎo)軌的底端，U形導(dǎo)軌的頂端連接一個(gè)阻值為R的電阻，導(dǎo)軌平面與水平面成θ角，整個(gè)裝置處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場中．現(xiàn)給導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向上的初速度v0，在導(dǎo)體棒上升到最高點(diǎn)的過程中電阻上產(chǎn)生了Q的熱量，返回過程中，導(dǎo)體棒在到達(dá)底端前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為
v0
4
．導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g．求：
（1）導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到返回底端的過程中，回路中產(chǎn)生的電熱；
（2）導(dǎo)體棒上升的最大高度．
（3）導(dǎo)體棒在底端開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小．
（1）根據(jù)能量守恒定律，得：
Q總=
1
2
mv02-
1
2
m(
v0
4
)2=
15mv02
32
…①
（2）設(shè)上升的最大高度為h，由動(dòng)能定理有：
-mgh+WF安=0-
1
2
mv02…②
電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q，導(dǎo)體棒與電阻的阻值相等，則整個(gè)回路上升過程中產(chǎn)生的熱量為2Q，
WF安=-2Q…③
h=
mv02-4Q
2mg
…④
（3）在底端，設(shè)棒上電流為I，加速度為a，由牛頓第二定律，則：mgsinθ+BIL=ma…⑤
由歐姆定律，得：I=
E
2R
…⑥
E=BLv0…⑦
棒到達(dá)底端前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)mgsinθ=
B2L2
v0
4
2R
…⑧
以上方程聯(lián)立可得：a=5gsinθ…⑨
答：（1）回路中產(chǎn)生的電熱
1
5mv20
32

（2）導(dǎo)體棒上升的最大高度
mv20
-4Q
2mg

（3）導(dǎo)體棒在底端開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小5gsinθ．
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：單選題

如圖所示，空間存在著與圓臺(tái)母線垂直向外的磁場，各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，圓臺(tái)母線與豎直方向的夾角為θ．一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r的勻質(zhì)金屬環(huán)位于圓臺(tái)底部．環(huán)中通以恒定的電流I后圓環(huán)由靜止向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t后撤去該恒定電流并保持圓環(huán)閉合，圓環(huán)上升的最大高度為H．已知重力加速度為g，磁場的范圍足夠大．在圓環(huán)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．在時(shí)間t內(nèi)安培力對圓環(huán)做功為mgH
B．圓環(huán)先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)
C．圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的最大速度為
2πRIrtcosθ
m
-gt
D．圓環(huán)先有擴(kuò)張后有收縮的趨勢

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平地面上方有一高度為H、上、下水平界面分別為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．矩形導(dǎo)線框ab邊長為l1，bc邊長為l2，導(dǎo)線框的質(zhì)量為m，電阻為R．磁場方向垂直于線框平面向里，磁場高度H＞l2．線框從某高處由靜止落下，當(dāng)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框的加速度方向向下、大小為
3g
5
；當(dāng)線框的cd邊剛離開磁場時(shí)，線框的加速度方向向上、大小為
g
5
．在運(yùn)動(dòng)過程中，線框平面位于豎直平面內(nèi)，上、下兩邊總平行于PQ．空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g．求：
（1）線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，通過線框?qū)Ь�中的電流；
（2）線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)線框的速度大�。�
（3）線框abcd從全部在磁場中開始到全部穿出磁場的過程中，通過線框?qū)Ь�橫截面的電荷量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，水平放置、足夠長的光滑導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒ab，ab棒有電阻，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌的一端接一滑動(dòng)變阻器R，電路中還連接理想電表，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里．現(xiàn)使ab以速度υ向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，則電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的關(guān)系圖線為下面的哪個(gè)圖線？（　�。�
A．B．C．D．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示，兩根等高光滑的
1
4
圓弧軌道，半徑為r、間距為L，軌道電阻不計(jì)．在軌道頂端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑，到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg．整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌電接觸良好，求：
（1）棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)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(chǎn)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(yùn)動(dòng)，則在到達(dá)ab的過程中拉力做的功為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖為一電梯簡化模型，導(dǎo)體棒ab架在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間加有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10T．導(dǎo)體棒ab通過輕質(zhì)細(xì)繩與電梯箱體相連，所有摩擦都不計(jì)，已知ab棒的長度為l=10m，質(zhì)量不計(jì)，通過的電流大小為I，電梯箱體質(zhì)量為m=100km，求：
（1）為了能提起電梯箱體，導(dǎo)體棒ab中的電流方向應(yīng)朝哪？大小至少為多少？
（2）現(xiàn)使導(dǎo)體棒以恒定的功率P（即安培力的功率）從靜止運(yùn)行，試通過列式分析ab棒中電流的大小如何變化？
（3）若在題（2）中P=5000W，電梯箱體上升h=1m高度時(shí)，運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則此過程電梯運(yùn)行的時(shí)間為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

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．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

矩形閉合線框原來處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)線框平面垂直，如圖所示，現(xiàn)將導(dǎo)線框向右勻速拉出磁場區(qū)域，在此過程中，正確的說法是（　�。�
A．線框電阻越大，外力做功越多
B．線框速度越大，外力做功越多
C．線框速度越大，外力做功功率越大
D．線框速度越大，通過線框某一截面的電量越多

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

國慶閱兵時(shí)，我國的轟炸機(jī)在天安門上空沿水平方向自東向西呼嘯而過．該機(jī)的翼展為12.7米，北京地區(qū)地磁場的豎直分量為4.7×10-5T，該機(jī)飛過天安門時(shí)的速度為聲速的0.7倍，求該機(jī)兩翼尖間的電勢差．那端的電勢比較高？

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案