如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌寬度為l=0.6m,與水平面間的傾角為θ=37o,導(dǎo)軌電阻不計,底端接有阻值為R=3Ω的定值電阻,磁感強度為B=1T的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。有一質(zhì)量為m=0.2kg,長也為l的導(dǎo)體棒受導(dǎo)軌上兩支柱p支撐靜止在ab位置,導(dǎo)體棒的電阻為Ro=1Ω,它與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3。導(dǎo)體棒獲得平行斜面的初速vo=10m/s向上滑行最遠至a/b/位置,所滑行距離為s=4m。(sin37o=0.6,cos37o=0.8,重力加速度g=10m/s2)。問:

(1)把運動導(dǎo)體棒視為電源,最大輸出功率是多少?

(2)上滑過程中導(dǎo)體棒所受的安培力做了多少功?

(3)以ab位置為零勢點,若導(dǎo)體棒從ab上滑d=3m過程中電阻R發(fā)出的熱量QR=2.1J,此時導(dǎo)體棒的機械能E /為多大?

(4)在圖2中畫出圖線,要求能反映導(dǎo)體棒在上滑和下滑過程中機械能E隨位移x變化的大致規(guī)律。(x正方向沿斜面向上,坐標(biāo)原點O在ab位置)

 

【答案】

(1)6.75W(2)J(3)(4)見解析

【解析】先根據(jù)最大速度時,電流最大,從而求出最大功率;根據(jù)動能定理求出安培力所做的功;根據(jù)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱求出總的熱量,利用功能關(guān)系求解機械能;寫出機械能的表達式,根據(jù)表達式畫出圖象。

(1) (4分)由閉合電路歐姆定律

(2分)

最大輸出功率為 (2分)

(2) (3分)安培力做負(fù)功,由動能定理

-(2分)

代入數(shù)據(jù)得J   (1分)

(3) (4分),由串聯(lián)電路功率關(guān)系得焦耳熱

J  (2分) 

根據(jù)功能原理:

代入數(shù)據(jù)解得J(2分)

(4) (3分) 棒至a/b/位置時機械能為J,由能量關(guān)系分析,棒回到ab位置時速度不可能為零,這時的機械能

 0<E<(4.8-1.92=2.88)J

畫出的大致圖線如右圖所示,圖線變化趨勢與截距正確給3分,有錯相應(yīng)扣分。

 

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,傾角為θ=30°,寬度為L=1m的足夠長的U型平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強度B=1T且范圍充分大的勻強磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上,現(xiàn)用平行于導(dǎo)軌、功率恒為6W的牽引力F,牽引一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1Ω的導(dǎo)棒ab由靜止沿導(dǎo)軌向上移動(ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直).當(dāng)金屬導(dǎo)棒ab移動s=2.8m時,獲得穩(wěn)定速度.在此過程中金屬導(dǎo)棒產(chǎn)生的熱量為Q=5.8J(不計導(dǎo)軌電阻及一切摩擦,g取10m/s2).
問:(1)導(dǎo)棒達到的穩(wěn)定速度是多少?
(2)導(dǎo)棒從靜止達到穩(wěn)定速度時所需時間是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在勻強磁場中放有平行銅導(dǎo)軌,它與大導(dǎo)線圈M相連接,要使小導(dǎo)線圈N獲得順時針方向的感應(yīng)電流,則放在導(dǎo)軌中的裸金屬棒ab的運動情況是(兩導(dǎo)線圈共面位置)( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?南通模擬)如圖所示,左右兩邊分別有兩根平行金屬導(dǎo)軌相距為L,左導(dǎo)軌與水平面夾30°角,右導(dǎo)軌與水平面夾60°角,左右導(dǎo)軌上端用導(dǎo)線連接.導(dǎo)軌空間內(nèi)存在勻強磁場,左邊的導(dǎo)軌處在方向沿左導(dǎo)軌平面斜向下,磁感應(yīng)強度大小為B的磁場中.右邊的導(dǎo)軌處在垂直于右導(dǎo)軌斜向上,磁感應(yīng)強度大小也為B的磁場中.質(zhì)量均為m的導(dǎo)桿ab和cd垂直導(dǎo)軌分別放于左右兩側(cè)導(dǎo)軌上,已知兩導(dǎo)桿與兩側(cè)導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)均為μ=
3
2
,回路電阻恒為R,若同時無初速釋放兩導(dǎo)桿,發(fā)現(xiàn)cd沿右導(dǎo)軌下滑s距離時,ab桿才開始運動.(認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力).
(1)試求ab桿剛要開始運動時cd棒的速度v=?
(2)以上過程中,回路中共產(chǎn)生多少焦耳熱?
(3)cd棒的最終速度為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,平行光滑金屬導(dǎo)軌P,Q相距L=0.5m,足夠長,導(dǎo)軌平面與水平 面的夾角θ=30°,導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m0=0.2kg,垂直放在導(dǎo)軌P,Q上。勻強磁場磁感應(yīng) 強度B=1T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。導(dǎo)軌P、Q與導(dǎo)體棒ab、電阻R1電阻 R2組成閉合回路。水平放置的平行金屬板M、N接在R2兩端,M、N之間的電場可視為勻強電場。R1=1Ω,R2=1.5Ω,不計導(dǎo)軌和導(dǎo) 體棒電阻,重力加速度g=10m/s2。

(1)  當(dāng)從靜止釋放導(dǎo)體棒,求導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時速度v的大。

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,一荷質(zhì)比為4x106CVkg的帶正電微粒以初速度V0從M、N的正中間水平向右射入,打在極板上的速度與水平方向成60°角,不計微粒重力,求v0的大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,平行光滑金屬導(dǎo)軌P,Q相距L=0.5m,足夠長,導(dǎo)軌平面與水平 面的夾角θ=30°,導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m0=0.2kg,垂直放在導(dǎo)軌P,Q上。勻強磁場磁感應(yīng) 強度B=1T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。導(dǎo)軌P、Q與導(dǎo)體棒ab、電阻R1電阻 R2組成閉合回路。水平放置的平行金屬板M、N接在R2兩端,M、N之間的電場可視為勻強電場。R1=1Ω,R2=1.5Ω,不計導(dǎo)軌和導(dǎo) 體棒電阻,重力加速度g=10m/s2。

(1)  當(dāng)從靜止釋放導(dǎo)體棒,求導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時速度v的大小?

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,一荷質(zhì)比為4x106CVkg的帶正電微粒以初速度V0從M、N的正中間水平向右射入,打在極板上的速度與水平方向成60°角,不計微粒重力,求v0的大?

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