如圖，MN、PQ為固定在同一豎直平面內(nèi)的兩根水平導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌相距d=10cm，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．a(chǎn)b、ef為兩根金屬棒，ab的電阻R1=0.4Ω，質(zhì)量m1=1kg，ef的電阻R2=0.6Ω，質(zhì)量m2=2kg．金屬棒ab豎直立于兩導(dǎo)軌間，可沿著導(dǎo)軌在水平方向平動(dòng)．金屬棒ef下端用鉸鏈與導(dǎo)軌PQ鏈接，可在兩導(dǎo)軌間轉(zhuǎn)動(dòng)，ef的上端與導(dǎo)軌MN的下表面搭接，金屬棒ef與導(dǎo)軌成60°角．兩棒與導(dǎo)軌保持良好接觸，不計(jì)各處摩擦．整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向垂直于導(dǎo)軌的水平磁場(chǎng)中．t=0時(shí)起，給金屬棒ab施加一水平向左的力F1，使金屬棒ab向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)給金屬棒ef的上端施加一垂直于ef斜向上的力F2（F2在圖示豎直平面內(nèi)），F(xiàn)2隨時(shí)間的變化滿足：F2=（0.01t+5）N，在金屬棒ab向左運(yùn)動(dòng)的過程中，金屬棒ef與導(dǎo)軌MN保持搭接但恰好無壓力．重力加速度g取10m/s2．試求：
（1）金屬棒ab的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式，并說明其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．
（2）在0～5s內(nèi)，通過金屬棒ab的電量．
（3）第5s末，F(xiàn)1的瞬時(shí)功率．
（1）金屬棒ab、ef受到的安培力大小分別用F1A、F2A表示．
對(duì)金屬棒ef，由力矩平衡得：
m2g
lef
2
cos60°+F2A
lef
2
=F2lef，
其中：F2=（0.01t+5）N，m2g=20N
可得：F2A=0.02tN
又 F2A=BIlef=
2
3
3
BId
又 I=
Bdvab
R1+R2

即有：F2A=
2
3
B2d2
3(R1+R2)
vab=
2
3
300
vab
可得：vab=
3
t（m/s）
所以金屬棒ab向左做初速度為0、加速度為a=
3
m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）在0～5s內(nèi)：
金屬棒ab的位移：s=
1
2
at2=
1
2
×
3
×52m=
25
3
2
m
通過金屬棒ab的電量：q=
.
I
t=
.
E
R1+R2
t=
△φ
t
?t
R1+R2
=
5
3
4
C
（3）在第5s末，棒的速度為：v5=at=5
3
m/s
根據(jù)牛頓第二定律得：F1-F1A=m1a
即有：F1=
B2d2
R1+R2
vab+m1a=
12×0．12
0.4+0.6
×5
3
+1×
3
=
21
3
20
N
所以F1的瞬時(shí)功率為P1=F1v5=
21
3
20
×5
3
=15.75W
答：（1）金屬棒ab的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為vab=
3
tm/s，金屬棒ab向左做初速度為0、加速度為a=
3
m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）在0～5s內(nèi)，通過金屬棒ab的電量為
5
3
4
C．
（3）第5s末，F(xiàn)1的瞬時(shí)功率為15.75W．
練習(xí)冊(cè)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

參考題兩根相距d=0.20m的平行光滑金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌與水平方向成30°角固定，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)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(jì)，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(yùn)動(dòng)，求金屬棒cd運(yùn)動(dòng)的最大速度；
（2）若要cd棒靜止，求使ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)外力的功率．（g=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，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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jì)，現(xiàn)使磁場(chǎng)以
△B
△t
=0.2T/s的變化率均勻地增大，問：當(dāng)t為多少時(shí)，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(hào)發(fā)生器的工作原理可以簡(jiǎn)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(diǎn)的兩圓形區(qū)域，其內(nèi)存在水平恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，長(zhǎng)為2R的導(dǎo)體桿OA，以角速度ω繞過O點(diǎn)的固定軸，在豎直平面內(nèi)順時(shí)針豎直旋轉(zhuǎn)，t=0時(shí)，OA恰好位于兩圓的公切線上，下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢(shì)能差UAO隨時(shí)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

我們知道，在北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下．飛機(jī)在我國(guó)上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變．由于地磁場(chǎng)的作用，金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差．設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1，右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ2．（　　）
A．若飛機(jī)從西向東飛，φ1比φ2高
B．若飛機(jī)從東向西飛，φ2比φ1高
C．若飛機(jī)從南向北飛，φ1比φ2高
D．若飛機(jī)從北向南飛，φ2比φ1高

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩根金屬平行導(dǎo)軌MN和PQ放在水平面上，左端向上彎曲且光滑，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．水平段導(dǎo)軌所處空間有兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，相距一段距離不重疊，磁場(chǎng)Ⅰ左邊界在水平段導(dǎo)軌的最左端，磁感強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上；磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，方向豎直向下．質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導(dǎo)軌放置在其上，金屬棒b置于磁場(chǎng)Ⅱ的右邊界CD處．現(xiàn)將金屬棒a從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)．設(shè)兩金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．

（1）若水平段導(dǎo)軌粗糙，兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的最大摩擦力均為
1
5
mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放．求：?金屬棒a剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)，通過金屬棒b的電流大�。�?若金屬棒a在磁場(chǎng)Ⅰ內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中，金屬棒b能在導(dǎo)軌上保持靜止，通過計(jì)算分析金屬棒a釋放時(shí)的高度h應(yīng)滿足的條件；
（2）若水平段導(dǎo)軌是光滑的，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，使其進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ．設(shè)兩磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場(chǎng)Ⅰ內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中，金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，質(zhì)量為3m的重物與一質(zhì)量為m的線框用一根絕緣細(xì)線連接起來，掛在兩個(gè)高度相同的定滑輪上，已知線框電阻為R，橫邊邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)上下邊界的距離、線框豎直邊長(zhǎng)均為h．初始時(shí)刻，磁場(chǎng)的下邊緣和線框上邊緣的高度差為2h，將重物從靜止開始釋放，線框穿出磁場(chǎng)前，若線框已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑輪質(zhì)量、摩擦阻力均不計(jì)．則下列說法中正確的是（　　）
A．線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為
2gh
B．線框穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度為
mgR
B2L2
C．線框通過磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的熱量Q=8mgh-
8m3g2R2
B4L4
D．線框進(jìn)入磁場(chǎng)后，若某一時(shí)刻的速度為v，則加速度為a=
1
2
g-
B2L2v
4mR

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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(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，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(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
B．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)
C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)
D．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

4．如圖所示，動(dòng)圈式話筒能夠?qū)⒙曇艮D(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)（交變電流），產(chǎn)生的電信號(hào)一般都不是直接送給擴(kuò)音機(jī)，而是經(jīng)過一只變壓器之后再送給擴(kuò)音機(jī)放大，變壓器的作用是能夠減少信號(hào)沿導(dǎo)線傳輸過程中的電能損失，關(guān)于話筒內(nèi)的這只變壓器，下列說法中正確的是
A．一定是升壓變壓器，因?yàn)?i>P=UI，升壓后，電流減小，導(dǎo)線上損失的電能減少
B．一定不是升壓變壓器，因?yàn)?i>P=U2/R，升壓后，導(dǎo)線上損失的電能會(huì)增加
C．一定是降壓變壓器，因?yàn)?i>I2=n1I1/n2，降壓后，電流增大，使到達(dá)擴(kuò)音機(jī)的信號(hào)加強(qiáng)
D．一定不是降壓變壓器，因?yàn)?i>P=I2R，降壓后，電流增大，導(dǎo)線上損失的電能會(huì)增加

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同步練習(xí)冊(cè)答案