如圖甲所示，兩根足夠長的豎直光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=0.1m，導(dǎo)軌下端通過導(dǎo)線連接阻值R=0.4Ω的電阻．質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.1Ω的金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向外的均勻變化的勻強(qiáng)磁場中．
（1）若金屬棒距導(dǎo)軌下端為L2=0.2m，磁場隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，為保持金屬棒靜止，試求作用在金屬棒中央、沿豎直方向的外力隨時(shí)間變化的關(guān)系式；
（2）若所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B′，通過恒定功率Pm=6W的豎直向上的拉力使棒從靜止開始向上運(yùn)動，棒向上運(yùn)動的位移隨時(shí)間變化的情況如圖丙所示，圖中OA段為曲線，AB段為直線，其反向延長線與t軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為（0.6，0）．試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大小和變速運(yùn)動階段在電阻R上產(chǎn)生的熱量．
（1）金屬棒在豎直方向上受力平衡，外力應(yīng)向上，設(shè)其大小為F，
則有：F-mg-BIL1=0
由乙圖可知，t時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小可表示為B=2.5tT，t時(shí)刻，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 為：E=
△?
△t
=
△BL1L2
△t
=0.05V
此時(shí)回路中的感應(yīng)電流為：I=
E
R+r
=0.1A
聯(lián)立得：F=（2+0.025t）N
（2）根據(jù)丙圖可知，金屬棒從靜止開始，經(jīng)過t=1.0s時(shí)間．移動△s=0.8m后做勻速運(yùn)動，
勻速時(shí)的速度為：v=
△s
△t
=
0.8m
0.4s
=2m/s
勻速時(shí)由平衡條件得：
P
v
=mg+B′I′L1
I′=
E
R+r
=
B′L1v
R+r

聯(lián)立得：B′=5T
對金屬棒從靜止到開始勻速運(yùn)動階段，由能量守恒知：Pt=mgh+
1
2
mv2+Q
由R中產(chǎn)生的熱量為：QR=
R
R+r
Q
聯(lián)立得：QR=3.2J
答：（1）作用在金屬棒中央、沿豎直方向的外力隨時(shí)間變化的關(guān)系式為F=（2+0.025t）N；
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大小為5T，變速運(yùn)動階段在電阻R上產(chǎn)生的熱量為3.2J．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

兩平行金屬直導(dǎo)軌水平置于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌所在平面與磁場垂直，導(dǎo)軌右端接兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡及一直流電阻可以不計(jì)的自感線圈．如圖所示，當(dāng)金屬棒ab正在直導(dǎo)軌上向右運(yùn)動時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡L1比燈泡L2更亮一些．試分析金屬棒的運(yùn)動情況．（導(dǎo)軌及金屬棒電阻不計(jì)）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，正方形單匝均勻線框abcd，邊長L=0.4m，每邊電阻相等，總電阻R=0.5Ω．一根足夠長的絕緣輕質(zhì)細(xì)線跨過兩個(gè)輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接正方形線框，另一端連接絕緣物體P，物體P放在一個(gè)光滑的足夠長的固定斜面上，斜面傾角θ=30°，斜面上方的細(xì)線與斜面平行．在正方形線框正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場，上邊界I和下邊界II都水平，兩邊界之間距離也是L=0.4m．磁場方向水平，垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T．現(xiàn)讓正方形線框的cd邊距上邊界I的正上方高度h=0.9m的位置由靜止釋放，且線框在運(yùn)動過程中始終與磁場垂直，cd邊始終保持水平，物體P始終在斜面上運(yùn)動，線框剛好能以v=3m/S的速度進(jìn)入勻強(qiáng)磁場并勻速通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域．釋放前細(xì)線繃緊，重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力．
（1）線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的過程中，c、d間的電壓是多大？
（2）線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大？
（3）在cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，給線框施加一個(gè)豎直向下的拉力F使線框以進(jìn)入磁場前的加速度勻加速通過磁場區(qū)域，在此過程中，力F做功w=0.23J，求正方形線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，導(dǎo)體ab是金屬線框的一個(gè)可動邊，ab邊長L=0.4m，磁場的磁感強(qiáng)度B=0.1T，當(dāng)ab邊以速度v為5m/s向右勻速移動時(shí)，下列判斷正確的是（　�。�
A．感應(yīng)電流的方向由a到b，感應(yīng)電動勢的大小為o．2V
B．感應(yīng)電流的方向由a到b，感應(yīng)電動勢的大小為o．4V
C．感應(yīng)電流的方向由b到a，感應(yīng)電動勢的大小為o．2V
D．感應(yīng)電流的方向由b到a，感應(yīng)電動勢的大小為o．4V

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域在x方向上的寬度為α，其右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為2B，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，在x方向上的寬度也為α，一邊長為α、電阻為4R的正方形導(dǎo)線框ABCD在外力作用下，若從圖示位置沿+x方向以速度v勻速穿過兩磁場區(qū)域的過程中，則（　�。�
A．導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流方向始終不變
B．外力方向開始沿+x方向，接著沿-x方向，再沿+x方向
C．外力對線框做功為
7B2α3v
2R
D．通過線框中的電量為
Ba2
R

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示裝置中，當(dāng)cd桿運(yùn)動時(shí)，ab桿中的電流方向由a向b，則cd桿的運(yùn)動可能是（　　）
A．向右加速運(yùn)動B．向右減速運(yùn)動
C．向左勻速運(yùn)動D．向左減速運(yùn)動

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示，有絕緣外皮的金屬導(dǎo)線框abcd放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上，在磁場中向右運(yùn)動，勻強(qiáng)磁場垂直水平面向下，則G1表的指針______，G2表的指針______（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個(gè)電阻R，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面．一根金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)．當(dāng)金屬棒垂直于棒的方向以恒定的速度υ在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過電阻R的電流是（　�。�
A．
Bdυ
R
B．
Bdυsinθ
R
C．
Bdυcosθ
R
D．
Bdυ
Rsinθ

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m=0.01kg，邊長L=0.1m，電阻R=0.4Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd，從高h(yuǎn)=0.8m的高處由靜止自由下落，下落時(shí)線框平面始終在豎直平面內(nèi)，且保持與水平磁場方向垂直，當(dāng)線框下邊bc剛一進(jìn)入下方的有界勻強(qiáng)磁場時(shí)，恰好做勻速運(yùn)動（不計(jì)空氣阻力，g=10m/s2）
（1）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�
（2）如果線圈的下邊bc通過磁場所經(jīng)歷的時(shí)間為t=0.125s，求bc邊剛從磁場下邊穿出時(shí)線框的加速度大�。╠＞L）

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案