如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上,導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻。導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場。現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力,使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動,此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當(dāng)a棒運動到磁場的上邊界PQ處時,撤去拉力,a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向選滑動,此時b棒已滑離導(dǎo)軌。當(dāng)a棒再次滑回到磁場邊界PQ處時,又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動。已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R,b棒的質(zhì)量為m,重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻不計。求

(1)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中,a棒中的電流強度I,與定值電阻R中的電流強度IR之比;

(2)a棒質(zhì)量ma;

(3)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F。

(1)                                      

(2)

(3) 

 


解析:

本題考查共點力平衡、閉合電路的歐姆定律和法拉弟電磁感應(yīng)定律及考生的推理能力和分析綜合能力。

(1)a棒沿導(dǎo)軌向上運動時,a棒、b棒及電阻R中的電流分別為、

                                                     ①

                                                     ②

由 ①②解得                                               ③

 

(2)由于a棒在PQ上方滑動過程中機(jī)械能守恒,因而a棒在磁場中向上滑動的速度大小與在磁場中向下滑動的速度大小相等,即                       ④

設(shè)磁場的磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)體棒長為L。a棒在磁場中運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

                                                         ⑤

當(dāng)a棒沿斜面向上運動時

                                ⑥

 

                              ⑦

向下勻速運動時,a棒中的電流為,則

                                                            ⑧

 

                                                    ⑨

由④⑤⑥⑦⑧⑨解得  

 

由題知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運動時,所受拉力

                          

聯(lián)立上列各式解得   

 

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,兩條平行的長直金屬細(xì)導(dǎo)軌KL、PQ固定于同一水平面內(nèi),它們之間的距離為l,電阻可忽略不計;ab和cd是兩根質(zhì)量皆為m的金屬細(xì)桿,桿與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌良好接觸,并可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動.兩桿的電阻皆為R.桿cd的中點系一輕繩,繩的另一端繞過輕的定滑輪懸掛一質(zhì)量為M的物體,滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計,滑輪與桿cd之間的輕繩處于水平伸直狀態(tài)并與導(dǎo)軌平行.導(dǎo)軌和金屬細(xì)桿都處于勻強磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上,磁感應(yīng)強度的大小為B.現(xiàn)兩桿及懸物都從靜止開始運動,當(dāng)ab桿及cd桿的速度分別達(dá)到v1和v2時,兩桿加速度的大小各為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩條平行的金屬導(dǎo)軌MP、NQ與水平面夾角為α,設(shè)導(dǎo)軌足夠長.導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.80T,與導(dǎo)軌上端相連的電源電動勢E=4.5V,內(nèi)阻r=0.4Ω,水平放置的導(dǎo)體棒ab的電阻R=1.5Ω,兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好,且能沿導(dǎo)軌無摩擦滑動,與導(dǎo)軌下端相連的電阻R1=1.0Ω,電路中其它電阻不計.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與1接通時,導(dǎo)體棒剛好保持靜止?fàn)顟B(tài),求:
(1)磁場的方向;
(2)S與1接通時,導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率;
(3)當(dāng)開關(guān)S與2接通后,導(dǎo)體棒ab在運動過程中,單位時間(1s)內(nèi)掃過的最大面積.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=53°角,導(dǎo)軌間距離L=0.8m.其上端接一電源和一固定電阻,電源的電動勢E=1.5V,其內(nèi)阻及導(dǎo)軌的電阻可忽略不計.固定電阻R=4.5Ω.導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平,其質(zhì)量m=3×10-2kg,電阻不計.整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.5T.(g=10m/s2  sin53°=0.8  cos53°=0.6 )
(1)將ab棒由靜止釋放,最終達(dá)到一個穩(wěn)定的速度,求此時電路中的電流.
(2)求ab穩(wěn)定時的速度.
(3)求ab棒以穩(wěn)定速度運動時電路中產(chǎn)生的焦耳熱功率PQ及ab棒重力的功率PG
從計算結(jié)果看兩者大小關(guān)系是怎樣的?請解釋為什么有這樣的關(guān)系?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?福州模擬)如圖所示,兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=37°角,導(dǎo)軌間距離L=0.6m,其上端接一電容和一固定電阻,電容C=10μF,固定電阻R=4.5Ω.導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平,其質(zhì)量m=3×10-2kg,電阻r=0.5Ω.整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,已知磁感應(yīng)強度B=0.5T,取g=10m/s2,sin37°=0.8,cos37°=0.6.現(xiàn)將ab棒由靜止釋放,當(dāng)它下滑的速度達(dá)到穩(wěn)定時,求:
(1)此時通過ab棒的電流;
(2)ab棒的速度大。
(3)電容C與a端相連的極板所帶的電荷量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩條平行的光滑水平導(dǎo)軌上,用套環(huán)連著一質(zhì)量為0.2kg、電阻為2Ω的導(dǎo)體桿ab,導(dǎo)軌間勻強磁場的方向垂直紙面向里.已知R1=3Ω,R2=6Ω,電壓表的量程為0~10V,電流表的量程為0~3A(導(dǎo)軌的電阻不計).求:
(1)將R調(diào)到30Ω時,用垂直于桿ab的力F=40N,使桿ab沿著導(dǎo)軌向右移動且達(dá)到最大速度時,兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程,另一表又能安全使用,則桿ab的速度多大?
(2)將R調(diào)到3Ω時,欲使桿ab運動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程,另一表又能安全使用,則拉力應(yīng)為多大?
(3)在第(1)小題的條件下,當(dāng)桿ab運動達(dá)到最大速度時突然撤去拉力,則電阻R1上還能產(chǎn)生多少熱量?

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