19.如圖所示,ab,cd為固定于水平面上的間距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌,bc間接有電阻R,其他部分電阻不計(jì),ef為一可在導(dǎo)軌平面上滑動(dòng)、質(zhì)量為m的均勻金屬棒,通過一水平細(xì)繩跨過定滑輪,連接一質(zhì)量為M的重物,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,若重物從靜止開始下落,且金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中保持與ab,cd導(dǎo)軌垂直,不考慮滑輪的質(zhì)量,忽略所有摩擦力,則:
(1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),其速度是多大?(忽略bc邊對(duì)金屬棒的作用力)
(2)若重物從靜止開始至勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)下落的總高度為h,求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量.

分析 (1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),由共點(diǎn)力的平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式,可求得速度;
(2)對(duì)全程由能量守恒定律可求得電阻R上產(chǎn)生的熱量.

解答 解:(1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡.則有:
Mg=BIL
又根據(jù)歐姆定律得:I=$\frac{E}{R}$
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv
解得:v=$\frac{MgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
(2)由能量守恒定律得:Mgh=$\frac{1}{2}$(M+m)v2+Q,
解得:Q=Mgh-$\frac{(M+m){M}^{2}{g}^{2}{R}^{2}}{2{B}^{4}{L}^{4}}$
答:(1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),其速度是$\frac{MgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$.
(2)這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為Mgh-$\frac{(M+m){M}^{2}{g}^{2}{R}^{2}}{2{B}^{4}{L}^{4}}$.

點(diǎn)評(píng) 導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),關(guān)鍵要由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和安培力公式推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式,也可以根據(jù)能量守恒列出功率關(guān)系求解速度.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

17.某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛砝碼,研究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)時(shí)彈力始終未超過彈性限度,該同學(xué)以平行靠近彈簧的刻度尺讀數(shù)L為橫坐標(biāo),以所掛鉤碼質(zhì)量m為縱坐標(biāo),所畫圖象如圖1所示,重力加速度g取9.8m/s2
①根據(jù)該圖象可知,所測(cè)彈簧的勁度系數(shù)k=3N/m.
②彈簧自重對(duì)彈簧勁度系數(shù)測(cè)定無影響(填“有”或“無”).

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

10.邊長(zhǎng)為a的正方形線框,其電阻為R,在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖),每秒轉(zhuǎn)數(shù)為n,從線圈平面平行于磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí),線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e=2πBa2ncos(2πnt).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.在物理學(xué)理論建立的過程中,有許多科學(xué)家作出了貢獻(xiàn),關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn),下列說法中正確的是( 。
A.法拉第通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電流的條件
B.奧斯特最早發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)效應(yīng)
C.安培首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)
D.庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的相互作用規(guī)律,并通過油滴實(shí)驗(yàn)最早測(cè)定了元電荷的數(shù)值

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,絕緣的斜面處于一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電金屬塊由靜止開始沿斜面滑到底端,已知在金屬塊下滑的過程中動(dòng)能增加了0.3J,重力做功1.5J,電勢(shì)能增加0.5J,則( 。
A.金屬塊帶負(fù)電荷B.電場(chǎng)力做功0.5J
C.金屬塊克服摩擦力做功0.7JD.金屬塊的機(jī)械能減少1.2J

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載電阻R供電,變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=10:1,通過負(fù)載的電流圖象如圖所示,則( 。
A.交流電的周期是0.01s
B.電流表A的讀數(shù)是0.5A
C.變壓器輸入功率是11W
D.變壓器輸出電壓表的函數(shù)表達(dá)式u=22$\sqrt{2}$sin(100πt)V

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.在如圖所示的甲、乙電路中,電阻R、電感線圈L的電阻和燈泡A的電阻均相等,下面關(guān)于燈泡A的亮暗變化情況的說法中,正確的是( 。
A.在電路甲中,開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,A燈將逐漸變亮
B.在電路乙中,開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,A燈將逐漸變亮
C.在電路甲中,開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,A燈先變得更亮,然后逐漸變暗
D.在電路乙中,開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,A燈將立即變暗

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.在傾角為α的斜面上,有一塊豎直擋板,在擋板和斜面間有一重為G的光滑圓球,如圖所示.則這個(gè)球?qū)醢宓膲毫镚tanα,小球?qū)π泵娴膲毫?\frac{G}{cosα}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中有a,b兩點(diǎn),已知a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向與ab連線成30°角,b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與ab連線成120°角,如圖所示,則b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小Eb為( 。
A.EB.2EC.3ED.4E

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