兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定在傾角為θ的斜面上，它們的間距為d．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿整個(gè)空間、方向垂直于斜面向上．兩根金屬桿ab、cd的質(zhì)量分別為m和2m，垂直于導(dǎo)軌水平放置在導(dǎo)軌上，如圖所示．設(shè)桿和導(dǎo)軌形成的回路總電阻為R而且保持不變，重力加速度為g．

（1）給ab桿一個(gè)方向沿斜面向上的初速度，同時(shí)對(duì)ab桿施加一平行于導(dǎo)軌方向的恒定拉力，結(jié)果cd桿恰好保持靜止而ab桿則保持勻速運(yùn)動(dòng)．求拉力做功的功率．

（2）若作用在ab桿的拉力與第（1）問相同，但兩根桿都是同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)，求兩根桿達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度．

（1）cd桿保持靜止，則桿所受安培力

       ① （2分）         

設(shè)ab桿所受的拉力為F，則對(duì)ab桿，有

            ②（2分）

    設(shè)ab桿的速度為v0，則回路中的感應(yīng)電流

                           ③（2分）

    拉力做功的功率

                            ④（1分）

聯(lián)立解得拉力做功的功率

       ⑤（2分）

（2）開始時(shí)ab桿所受合力沿斜面向上，因此沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，而cd桿所受合力沿斜面向下，因此沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，隨著速度的增大，安培力也逐漸增大，最后兩桿同時(shí)達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

     設(shè)ab桿和cd桿最后的速度大小分別為v1、v2，因?yàn)閮蓷U組成的系統(tǒng)所受的外力合力為零，因此系統(tǒng)動(dòng)量守恒，取沿斜面向上為正方向，則

                     ⑥（2分）

cd桿勻速運(yùn)動(dòng)，則桿所受安培力

        ⑦（1分）                           

回路中的電流

        ⑧（2分）                         

聯(lián)立解得ab桿和cd桿達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度分別為

    （方向沿斜面向上）    ⑨（2分,）

（方向沿斜面向下）    ⑩（2分）


解析:

略

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：

（2012?靜安區(qū)一模）．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為m=0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F1作用下，以速度v=2m/s沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd在平行于導(dǎo)軌的力F2的作用下保持靜止．取g=10m/s2，
（1）求出F2的大小和方向
（2）棒cd每產(chǎn)生Q=1J的熱量，力F1做的功W是多少？
（3）若釋放棒cd，保持ab棒速度v=2m/s不變，棒cd的最終速度是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?天津）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止．取g=10m/s2，問：
（1）通過cd棒的電流I是多少，方向如何？
（2）棒ab受到的力F多大？
（3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定在傾角為θ的斜面上，它們的間距為d．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿整個(gè)空間、方向垂直于斜面向上．兩根金屬桿ab、cd的質(zhì)量分別為m和2m，垂直于導(dǎo)軌水平放置在導(dǎo)軌上，如圖所示．設(shè)桿和導(dǎo)軌形成的回路總電阻為R而且保持不變，重力加速度為g．
（1）給ab桿一個(gè)方向沿斜面向上的初速度，同時(shí)對(duì)ab桿施加一平行于導(dǎo)軌方向的恒定拉力，結(jié)果cd桿恰好保持靜止而ab桿則保持勻速運(yùn)動(dòng)．求拉力做功的功率．
（2）若作用在ab桿的拉力與第（1）問相同，但兩根桿都是同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)，求兩根桿達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，導(dǎo)軌平面的傾角為θ，導(dǎo)軌的下端接有電阻．當(dāng)空間沒有磁場(chǎng)時(shí)，使ab以平行導(dǎo)軌平面的初速度v0沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為H；當(dāng)空間存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為h．兩次運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)體棒ab始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好．關(guān)于上述情景，下列說法中正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距l(xiāng)=0.2m，導(dǎo)軌上端連接著電阻R1=1Ω，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為R2=0.2Ω的金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．a(chǎn)b桿由靜止釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到最大速率，取g=10m/s2，求此時(shí)：
（1）桿的速率；
（2）桿兩端電壓；
（3）電阻R1消耗的電功率．

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