(12分)如圖所示,兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R、長度均為l的導(dǎo)體棒a、b,用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的、不可伸長的柔軟長直導(dǎo)線連接后,b放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上,a靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上;兩根導(dǎo)體棒均與桌子邊緣平行。整個空間存在水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。開始時兩棒靜止,自由釋放后開始運動,導(dǎo)體棒a在落地前就已勻速運動,此時導(dǎo)體棒b仍未離開桌面。已知兩條導(dǎo)線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直狀態(tài),導(dǎo)線與桌子側(cè)棱間無摩擦。

(1)試求導(dǎo)體棒勻速運動時的速度大小。
(2)從自由釋放到剛勻速運動的過程中,若通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為q,求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。

(1)  (2)

解析試題分析:(1)設(shè)導(dǎo)體棒勻速運動時的速度為v,導(dǎo)體棒a切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E,則:
對a棒:E=Blv                      1分
F=BIl                      1分
                     1分
mg=F                      1分
聯(lián)立解得:                   1分
(2)從自由釋放到剛勻速運動的過程中,設(shè)a棒下降的高度為h,則:
回路中磁通量的變化量為:              1分
回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值為:         1分
回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的平均值為:          1分
通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為:           1分
系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為:          2分
聯(lián)立以上各式解得:           1分
考點:法拉第電磁感應(yīng)定律;能量守恒定律.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

一長直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接,木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N,N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動.M連接在如右圖所示的電路中,其中R為滑動變阻器,為直流電源,S為單刀雙擲開關(guān).下列情況中,可觀測到N向左運動的是(  )

A.在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間
B.在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間
C.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向c端移動時
D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向d端移動時

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,在豎直平面內(nèi)一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L1=0.4m,放置在磁感應(yīng)強度為B1=5T的勻強磁場中,磁場方向垂直于軌道平面向里,一質(zhì)量為m=0.8kg的金屬棒ab,垂直于MN、PQ緊貼在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好,其接入在導(dǎo)軌間的電阻r=1Ω。金屬導(dǎo)軌上端連接右側(cè)的電路。R1=1.0Ω,R2=1.5Ω。R2兩端通過細導(dǎo)線連接質(zhì)量M=0.12kg的正方形金屬框cdef,正方形邊長L2=0.2m,每條邊的電阻r0=1.0Ω,金屬框處在一方向垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度B2=3T的勻強磁場中,F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,不計其他電阻及摩擦,g取10m/s2。

(1)將K斷開,求棒下滑過程中達到的最大速率vm以及速率達到0.5vm時棒的加速度大。
(2)將開關(guān)K閉合后,從棒釋放到細導(dǎo)線剛好沒有拉力的過程中,棒上產(chǎn)生的電熱為2J,求此過程棒下滑的h。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18)如圖所示,光滑的定滑輪上繞有輕質(zhì)柔軟細線,線的一端系一質(zhì)量為3m的重物,另一端系一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿。在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計,磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直,開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端QF處,將重物由靜止釋放,當(dāng)重物下降h時恰好達到穩(wěn)定速度而勻速下降。運動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,(忽略所有摩擦,重力加速度為g),求:

(1)電阻R中的感應(yīng)電流方向;
(2)重物勻速下降的速度v;
(3)重物從釋放到下降h的過程中,電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱QR
(4)若將重物下降h時的時刻記作t=0,速度記為v0,從此時刻
起,磁感應(yīng)強度逐漸減小,若此后金屬桿中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強度B怎樣隨時間t變化(寫出B與t的關(guān)系式)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(11分)如下圖所示,把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,一長度為2a,電阻等于R,粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸.當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時,求:

(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN
(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)摩擦滑動,在螺線管內(nèi)有圖示方向磁場B1,若均勻增加,而ab所在處為勻強磁場B2=2T,螺線管匝數(shù)n=4,螺線管橫截面積S=0.1m2.導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m=0.02kg,長L=0.1m,整個電路總電阻R=5Ω,試求(g取10m/s2):

(1)ab下落時的最大加速度.
(2)ab下落時能達到的最大速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距離L=0.5m,其電阻不計,兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面與水平面成30°角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置,且都與導(dǎo)軌始終有良好接觸。已知兩金屬棒質(zhì)量均為m=0.02kg,電阻相等且不可忽略。整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.2T,金屬棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運動,而金屬棒cd恰好能夠保持靜止。取g=10m/s,求:

(1)通過金屬棒cd的電流大小、方向;
(2)金屬棒ab受到的力F大小;
(3)若金屬棒cd的發(fā)熱功率為0.1W,金屬棒ab的速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PQ、MN,PQ、MN的電阻不計,間距為P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場中.電阻均為,質(zhì)量分別為的兩金屬棒L1、L2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上,現(xiàn)固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始做加速運動,試求:

(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能達到的最大速度

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌,間距l(xiāng)為0.40m,電阻不計。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度B為0.50T的勻強磁場垂直。質(zhì)量m為6.0×10-3kg.電阻為1.0的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌,并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動變阻器和阻值為3.0的電阻R1。當(dāng)桿ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時以速率v勻速下滑,整個電路消耗的電功率P為0.27W,重力加速度取10m/s2,試求速率v和滑動變阻器接入電路部分的阻值R2。

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