(22分)如圖所示,阻值為R的電阻串于光滑的固定在水平面上等邊三角形水平導(dǎo)軌OPQ上,導(dǎo)軌在O點斷開。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下、寬度為d的條形磁場區(qū)域與PQ平行,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒中點接在勁度系數(shù)為k的彈簧的一端,彈簧的另一端固定。導(dǎo)體棒始終與PQ平行,且與導(dǎo)軌保持良好接觸,彈簧無伸長時,導(dǎo)體棒停于M處,現(xiàn)將導(dǎo)體棒拉至N處后自由釋放,若M至頂點O,以及M、N到磁場邊沿的距離均為d,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的阻值忽略不計,求:(提示:彈簧的彈性勢能公式為EP=kx2/2,x為彈簧的形變量)

(1)計算導(dǎo)體棒釋放后,第一次穿越條形磁場區(qū)域過程中,電阻R中通過的電荷量q。

(2)測得導(dǎo)體棒從N處釋放后第一次向左通過磁場右邊界b時速度為v。,求第一次向右運動穿越磁場區(qū)域中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q

(3)經(jīng)過一定時間后,棒會處于怎樣的運動狀態(tài),請簡要地分析說明。

(22分)解:(1)根據(jù)等邊三角形的邊長關(guān)系,易求得Δ根據(jù) 電量公式求得(8分)

(2)在N到a過程中,彈簧做功有ks**5u

       由于導(dǎo)體棒穿過磁場右邊界后只受到彈簧彈力作用,機(jī)械能守恒,故向左運動穿過和返回磁場右邊界時,速度大小不變,仍為v0,根據(jù)能量守恒關(guān)系可知

       Q為電熱,即為安培力做的功。故(8分)

(3)由于每次穿過磁場區(qū)時,都有安培力做功產(chǎn)生電熱,可知棒的振幅逐漸變小,最后棒不再返回磁場區(qū),在只受到彈簧彈力的作用下做簡諧運動, (6分)

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,阻值為R的金屬棒垂直放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面.金屬棒從圖示位置ab分別以v和2v的速度沿導(dǎo)軌勻速滑到a1b1位置,則在這兩次過程中(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,阻值為R的電阻串于光滑的固定在水平面上等邊三角形水平導(dǎo)軌OPQ上,導(dǎo)軌在O點斷開.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下、寬度為d的條形磁場區(qū)域與PQ平行,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒中點接在勁度系數(shù)為k的彈簧的一端,彈簧的另一端固定.導(dǎo)體棒始終與PQ平行,且與導(dǎo)軌保持良好接觸,彈簧無伸長時,導(dǎo)體棒停于M處,現(xiàn)將導(dǎo)體棒拉至N處后自由釋放,若M至頂點O,以及M、N到磁場邊沿的距離均為d,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的阻值忽略不計,求:(提示:彈簧的彈性勢能公式為EP=
kx22
,x為彈簧的形變量)
(1)計算導(dǎo)體棒釋放后,第一次穿越條形磁場區(qū)域過程中,電阻R中通過的電荷量q.
(2)測得導(dǎo)體棒從N處釋放后第一次向左通過磁場右邊界b時速度為v.求第一次向右運動穿越磁場區(qū)域中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.
(3)經(jīng)過一定時間后,棒會處于怎樣的運動狀態(tài),請簡要地分析說明.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年湖北省荊門市高二上學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢測物理試卷(帶解析) 題型:單選題

如圖所示,阻值為R的金屬棒垂直放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面。金屬棒從圖示位置ab分別以v和2v的速度沿導(dǎo)軌勻速滑到a1b1位置,則在這兩次過程中

A.回路電流I1:I2=1:2
B.產(chǎn)生熱量Q1:Q2=1:2
C.通過金屬棒任一截面的電荷量q1:q2=1:2
D.外力功率P1:P2=1:2

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科目:高中物理 來源:2014屆湖北省荊門市高二上學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量檢測物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,阻值為R的金屬棒垂直放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌電阻不計,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面。金屬棒從圖示位置ab分別以v和2v的速度沿導(dǎo)軌勻速滑到a1b1位置,則在這兩次過程中

A.回路電流I1:I2=1:2

B.產(chǎn)生熱量Q1:Q2=1:2

C.通過金屬棒任一截面的電荷量q1:q2=1:2

D.外力功率P1:P2=1:2

 

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科目:高中物理 來源:2010-2011學(xué)年浙江省杭州二中高三(下)月考物理試卷(2月份)(解析版) 題型:解答題

如圖所示,阻值為R的電阻串于光滑的固定在水平面上等邊三角形水平導(dǎo)軌OPQ上,導(dǎo)軌在O點斷開.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下、寬度為d的條形磁場區(qū)域與PQ平行,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒中點接在勁度系數(shù)為k的彈簧的一端,彈簧的另一端固定.導(dǎo)體棒始終與PQ平行,且與導(dǎo)軌保持良好接觸,彈簧無伸長時,導(dǎo)體棒停于M處,現(xiàn)將導(dǎo)體棒拉至N處后自由釋放,若M至頂點O,以及M、N到磁場邊沿的距離均為d,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的阻值忽略不計,求:(提示:彈簧的彈性勢能公式為EP=,x為彈簧的形變量)
(1)計算導(dǎo)體棒釋放后,第一次穿越條形磁場區(qū)域過程中,電阻R中通過的電荷量q.
(2)測得導(dǎo)體棒從N處釋放后第一次向左通過磁場右邊界b時速度為v.求第一次向右運動穿越磁場區(qū)域中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.
(3)經(jīng)過一定時間后,棒會處于怎樣的運動狀態(tài),請簡要地分析說明.

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