如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為θ= 370 ,導(dǎo)軌間距為 lm ,電阻不計(jì),導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。兩根金屬棒 ab 和 a' b'的質(zhì)量都是0.2kg,電阻都是 1Ω ,與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好,金屬棒a' b'和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 ,設(shè)金屬棒a' b'受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。金屬棒ab和導(dǎo)軌無(wú)摩擦,導(dǎo)軌平面PMKO處存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌平面PMNQ處存在著沿軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小相同。用外力讓a' b'固定不動(dòng),將金屬棒ab 由靜止釋放,當(dāng) ab 下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),整個(gè)回路消耗的電功率為 18W。求:
(1)ab 棒達(dá)到的最大速度;
(2)ab棒下落了 30m 高度時(shí),其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定,此過(guò)程中回路電流產(chǎn)生的焦耳熱 Q ;
(3)在ab棒下滑過(guò)程中某時(shí)刻將 a' b'固定解除,為確保a' b'始終保持靜止,則a' b'固定解除時(shí)ab棒的速度大小滿足什么條件? ( g ="10m" / s2,sin370 ="0.6" ,cos370 ="0.8" )
(1)(2)(3)10m/s≤v≤15m/s
(1)ab下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),加速度為0,速度達(dá)到最大,
由電功率定義可知:  解得:
對(duì)ab由平衡條件得:
解得:(2分)
,解得
,解得(2分)
(或由能量守恒得:    解得:(2分))
(2)根據(jù)動(dòng)能定理得:

解得:(4分)
(或由能量守恒得:  解得:(4分))
(3)對(duì)a' b'棒
垂直于導(dǎo)軌平面方向:(1分)
(1分)
平行于導(dǎo)軌平面方向:(`1分)
可得: 
對(duì)ab棒:    解得(1分)
a' b'固定解除時(shí)ab棒的速度滿足:10m/s≤v≤15m/s
本題考查的是電磁感應(yīng)定律和力學(xué)綜合的問(wèn)題,利用受力分析或能量守恒和電磁感應(yīng)定律可以得出棒達(dá)到的最大速度;利用動(dòng)能定理可得到安培力做的功即焦耳熱;通過(guò)受力關(guān)系,利用電磁感應(yīng)定律可解得最后結(jié)果;
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖11所示,在平行于水平地面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方有三個(gè)線圈,從相同的高度由靜止開(kāi)始同時(shí)釋放,三個(gè)線圈都是用相同的金屬材料制成的邊長(zhǎng)一樣的正方形,A線圈 有一個(gè)缺口,B、C線圈閉合,但B線圈的導(dǎo)線比C線圈的粗,則     (  )

A.三個(gè)線圈同時(shí)落地          B.A線圈最先落地
C.A線圈最后落地               D.B、C線圈同時(shí)落地

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,圓形線圈垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里,第1秒內(nèi)磁場(chǎng)方向指向紙里,如圖(b).若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖 (a),那么,下面關(guān)于線圈中感應(yīng)電流的說(shuō)法正確是:(      )
A.在第1秒內(nèi)感應(yīng)電流增大,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針
B.在第2秒內(nèi)感應(yīng)電流大小不變,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針
C.在第3秒內(nèi)感應(yīng)電流減小,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針
D.在第4秒內(nèi)感應(yīng)電流大小不變,方向?yàn)槟鏁r(shí)針

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖為俯視圖,abcd是一邊長(zhǎng)為l的勻質(zhì)正方形導(dǎo)線框,總電阻為R,放在光滑的水平面上,今使線框在外力作用下以恒定速度v水平向右穿過(guò)方向垂直于水平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,磁場(chǎng)寬度為3l,求

(1)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)和穿出磁場(chǎng)區(qū)的兩個(gè)過(guò)程中的感應(yīng)電流方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小
(2)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)和穿出磁場(chǎng)區(qū)的兩個(gè)過(guò)程中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖2所示,n=50匝的圓形線圈M,它的兩端點(diǎn)a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連,線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖所示,則ab兩點(diǎn)的電勢(shì)高低與電壓表的讀數(shù)為:
A.,20VB.,100V
C.,20VD.,100V

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,U形導(dǎo)線框固定在水平面上,右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab,ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,它們圍成的矩形邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2,回路的總電阻為R.從t=0時(shí)刻起,在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=kt,(k>0)那么在t  =            時(shí),金屬棒開(kāi)始移動(dòng).

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置有固定的abc金屬框架,導(dǎo)體棒ef在框架上勻速向右平移,框架和棒所用材料、橫截面積均相同,摩擦阻力忽略不計(jì).那么在ef,棒脫離框架前,保持一定數(shù)值的物理量是(       ).
A.電路中的感應(yīng)電流
B.電路中的磁通量
C.ef棒所受的拉力
D.電路中的磁通量變化率

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直平行導(dǎo)軌間距l(xiāng)=20cm,導(dǎo)軌頂端接有一電鍵K。導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且無(wú)摩擦,ab的電阻R=0.4Ω,質(zhì)量m=10g,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),整個(gè)裝置處在與軌道平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度B=1T。接通電鍵后ab棒由靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。求試分析ab棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和最終速度的大小。(g取10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為為常量).一邊長(zhǎng)為的線框,其電阻為R,線框有一半面積處于磁場(chǎng)區(qū)域中.則線框中感應(yīng)電流的表達(dá)式為_(kāi)___________;線框電功率表達(dá)式為_(kāi)___________.

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