如圖12-62所示，兩根足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面.兩根質(zhì)量均為m且電阻不相同的金屬桿甲和乙跨放在導(dǎo)軌上，兩金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)在在金屬桿甲上加一個(gè)與金屬桿甲垂直且水平向右的恒力F，使金屬桿甲從靜止開始沿導(dǎo)軌向右滑動(dòng).與此同時(shí)，在金屬桿乙上加上另外一個(gè)與金屬桿乙垂直且水平向左的拉力，該拉力的功率恒為P，使金屬桿乙也由靜止開始沿導(dǎo)軌向左滑動(dòng).已知經(jīng)過時(shí)間t，甲桿位移為s，兩金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱之和為Q，此時(shí)兩桿剛好都勻速運(yùn)動(dòng)，在該時(shí)刻立即撤去作用在乙上的拉力.試求在以后的過程中，甲、乙兩桿組成的系統(tǒng)，最多還能產(chǎn)生多少焦耳熱？

圖12-62
在t時(shí)間內(nèi)的過程中，設(shè)t秒末甲速度為v1，乙速度為v2．
有：Pt+Fs=Q++
因t秒末二者都勻速，甲、乙兩桿所受的安培力都等于拉力，所以有：P=Fv2
以上聯(lián)合解得：v2=
v1=
t時(shí)刻以后的過程中，甲、乙二者組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒．當(dāng)二者速度大小方向都相同時(shí)，回路中電流為零，不再產(chǎn)生焦耳熱，二者都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和v2相同，設(shè)共同速度為v，產(chǎn)生的焦耳熱為Q′．由動(dòng)量守恒得：mv2-mv1=2mv
由能的轉(zhuǎn)化與守恒得
解得：v=
Q′=[Pt+Fs-Q+]．
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：計(jì)算題

如圖，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距l，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的    勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab，垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)左邊界相距l0�，F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒ab在離開磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）。求：
（1）棒ab在離開磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度；（2）棒ab通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中整個(gè)回路所消耗的電能；
（3）試分析討論ab棒在磁場(chǎng)中可能的運(yùn)動(dòng)情況。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，電阻忽略不計(jì)的兩根兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為３Ω的電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)區(qū)域的高度為d=0.5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6Ω，它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始沿導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，且都能勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)b 剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a正好進(jìn)入磁場(chǎng)。（不計(jì)a、b之間的作用）求：
（1）在整個(gè)過程中，a棒和b棒分別克服安培力做了多少功？
（2）在b穿過磁場(chǎng)區(qū)域過程中，電阻R產(chǎn)生的電熱；
（3）M點(diǎn)和N點(diǎn)距L1的高度分別為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖3-5-22所示，MN、PQ為兩根間距不均的金屬導(dǎo)軌，水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌的一端接阻值為10 Ω的電阻R1和電流表，另一端接阻值為5 Ω的電阻R2.質(zhì)量為m="0.1" kg的金屬棒放在導(dǎo)軌ab處，以初速度v0="8" m/s滑到導(dǎo)軌的a′b′處，歷時(shí)t="0.08" s.導(dǎo)軌在ab處的間距L1="0.5" m,在a′b′處的間距L2="1.0" m.若金屬棒滑動(dòng)時(shí)始終與導(dǎo)軌接觸良好，電流表的示數(shù)保持不變，不計(jì)棒與導(dǎo)軌間的摩擦以及其他電阻的影響.求：

圖3-5-22
（1）金屬棒在導(dǎo)軌a′b′處的速度；
（2）電流表的示數(shù)；
（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示(   )
A．若固定ab，使cd向右滑動(dòng)，abcd回路有電流，電流方向由a到b到d到c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動(dòng)，則abcd回路有電流，電流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則abcd回路電流為零
D．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩棒速度vcd＞vab，則abcd回路有電流，電流方向由c到d到b到a

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖3-6-9所示，光滑導(dǎo)軌水平放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向上，金屬棒ab、cd質(zhì)量相等.開始給ab一個(gè)沖量，使它具有向右的初速度v，經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬棒cd的速度(    )

圖 3-6-9
A．向右，等于vB．向左，等于v
C．向右，等于v/2D．靜止不動(dòng)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩個(gè)金屬輪A1、A2，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬細(xì)軸O1和O2轉(zhuǎn)動(dòng)，O1和O2相互平行，水平放置。每個(gè)金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成，A1輪的輻條長(zhǎng)為a1、電阻為R1，A2輪的輻條長(zhǎng)為a2、電阻為R2，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略。半徑為a0的絕緣圓盤D與A1同軸且固連在一起。一輕細(xì)繩的一端固定在D邊緣上的某點(diǎn)，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P。當(dāng)P下落時(shí)，通過細(xì)繩帶動(dòng)D和A1繞O1軸轉(zhuǎn)
動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，A1、A2保持接觸，無相對(duì)滑動(dòng)；兩輪與各自細(xì)軸之間保持良好的電接觸；兩細(xì)軸通過導(dǎo)線與一阻值為R的電阻相連。除R和A1、A2兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸平行。現(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落時(shí)的速度。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，金屬桿ab放在兩水平放置的長(zhǎng)直平行金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間的寬度為1.0m，其間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，現(xiàn)用導(dǎo)線與插入電解槽中的兩惰性電極C，D相連，回路的總電阻為2Ω，電解液為500mL的CuSO4溶液，現(xiàn)對(duì)棒施加一大小為3N的水平恒力，棒恰好開始運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從棒開始運(yùn)動(dòng)到棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，C，D中的某電極增重3.2mg．(設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積的變化)

(1)寫出電極D的反應(yīng)式；
(2)寫出電解CuSO4溶液的化學(xué)方程式；
(3)棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度為多大？
(4)ab棒剛達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，溶液中氫離子濃度約為多少？
(5)從棒開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到穩(wěn)定過程中，棒ab移動(dòng)的距離？
 

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬環(huán)上的n根間距相等的平行金屬條組成，成“鼠籠”狀，如圖420所示.每根金屬條長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻為R，金屬環(huán)的直徑為D、電阻不計(jì).圖中虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距，當(dāng)金屬環(huán)以角速度ω繞過兩圓環(huán)的圓心軸OO′旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線，“鼠籠”的轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，這套設(shè)備的效率為η，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.

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同步練習(xí)冊(cè)答案