如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距L，與水平面的夾角為q，整個(gè)空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下．當(dāng)導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中，導(dǎo)體棒MN一直靜止在導(dǎo)軌上，若兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g，在此過程中導(dǎo)體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求：
（1）導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力；
（2）導(dǎo)體棒EF上升的最大高度．
（1）導(dǎo)體棒EF向上做減速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流逐漸減小，MN所受的安培力方向沿導(dǎo)軌向下，大小不斷減小，所以EF棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)MN所受的摩擦力最大．
EF獲得向上初速度v0時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 E=BLv0 ①
電路中電流為I，由閉合電路歐姆定律：I=
E
2R
 ②
此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒MN受力分析，由平衡條件：FA+mgsinθ=f ③
FA=BIL ④
解得：f=
B2L2v0
2R
+mgsinθ ⑤
（2）導(dǎo)體棒上升過程MN一直靜止，對(duì)系統(tǒng)由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得：
1
2
m
v20
=mgh+2Q ⑥
解得：h=
m
v20
-4Q
2mg
 ⑦
答：（1）導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力為
B2L2v0
2R
+mgsinθ；（2）導(dǎo)體棒EF上升的最大高度為
m
v20
-4Q
2mg
．
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：單選題

如圖所示，一個(gè)半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其左側(cè)有一個(gè)用金屬絲制成的半徑也為R的圓形線框，線框以水平速度v勻速通過整個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域，設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎畡t線框從進(jìn)入磁場開始計(jì)時(shí)，
到完全通過磁場的過程中，線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能正確的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

水平面中的平行導(dǎo)軌P、Q相距L，它們的右端與電容為C的電容器的兩塊極板分別相連如圖所示，直導(dǎo)線ab放在P、Q上與導(dǎo)軌垂直相交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面．若發(fā)現(xiàn)與導(dǎo)軌P相連的電容器極板上帶負(fù)電荷，則ab向______沿導(dǎo)軌滑動(dòng)；如電容器的帶電荷量為Q，則ab滑動(dòng)的速度v=______．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角（0＜θ＜90°），其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為q時(shí)，棒的速度大小為υ，則金屬棒ab在這一過程中（　�。�
A．加速度大小為
v2
2L
B．下滑位移大小為
qR
BL
C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLυ
D．受到的最大安培力大小為
B2L2υ
R
sinθ

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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．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示，一質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab可沿接有電阻R=1Ω的足夠長的豎直導(dǎo)體框架無摩擦地滑動(dòng)，框架間距L=50cm，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，方向如圖示，其余電阻均不計(jì)．若棒ab由靜止開始沿框架下落，且與框保持良好接觸，那么在下落的前一階段，棒ab將做______運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度v=______．（g=10m/s2）

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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？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行固定于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l=0.50m，電阻不計(jì)．M、M′間接有阻值R=1.6Ω的電阻．金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置．導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中．金屬棒ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度v=10m/s，運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒ab與導(dǎo)軌保持良好接觸．已知金屬棒ab接入電路部分的阻值r=0.40Ω．求：
（1）金屬棒ab中電流I的大小和方向；
（2）1min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

圖中T是繞有兩組線圈的閉合鐵芯，線圈的繞向如圖所示，金屬棒ab可在兩平行的金屬導(dǎo)軌上沿導(dǎo)軌滑行，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，若電流計(jì)中有向上的電流通過，則ab棒的運(yùn)動(dòng)可能是（　�。�
A．向左勻加速運(yùn)動(dòng)B．向左勻減速運(yùn)動(dòng)
C．向右勻減速運(yùn)動(dòng)D．向右勻加速運(yùn)動(dòng)

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