如圖所示,光滑金屬直軌道MN和PQ固定在同一水平面內(nèi),MN、PQ平行且足夠長(zhǎng),兩軌道間的寬度L=0.50m.軌道左端接一阻值R=0.50Ω的電阻.軌道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.40T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.質(zhì)量m=0.50kg的導(dǎo)體棒ab垂直于軌道放置.在沿著軌道方向向右的力F作用下,導(dǎo)體棒由靜止開始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與軌道始終接觸良好并且相互垂直.不計(jì)軌道和導(dǎo)體棒的電阻,不計(jì)空氣阻力.
(1)若力F的大小保持不變,且F=1.0N.求
a.導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度大小vm
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時(shí),導(dǎo)體棒的加速度大小a.
(2)若力F的大小是變化的,在力F作用下導(dǎo)體棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小a=2.0m/s2.從力F作用于導(dǎo)體棒的瞬間開始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t=2.0s,求力F的沖量大小I.
(1)a.導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm時(shí)受力平衡F=F安m
此時(shí),F安m=B
BLvm
R
L

解得:vm=12.5m/s
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=1.0V
導(dǎo)體棒上通過(guò)的感應(yīng)電流I=
E
R
=2.0A

導(dǎo)體棒受到的安培力F=BIL=0.40N
根據(jù)牛頓第二定律,解得:a=
F-F
m
=1.2m/s2

(2)t=2s時(shí),金屬棒的速度v1=at=4.0m/s
此時(shí),導(dǎo)體棒所受的安培力F安1=
B2L2v1
R
=0.32N

時(shí)間t=2s內(nèi),導(dǎo)體棒所受的安培力隨時(shí)間線性變化,
所以,時(shí)間t=2s內(nèi),安培力的沖量大小I=
F安1
2
t=0.32N?s

對(duì)導(dǎo)體棒,根據(jù)動(dòng)量定理I-I=mv1-0
所以,力F的沖量I=mv1+I=2.32N?s
答:
(1)若力F的大小保持不變,且F=1.0N.a(chǎn).導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度大小vm為12.5m/s.
b.導(dǎo)體棒的速度v=5.0m/s時(shí),導(dǎo)體棒的加速度大小a是1.2m/s2
(2)力F的沖量大小I是2.32N?s.
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:問(wèn)答題

如圖所示,間距為L(zhǎng)、半徑為R0的內(nèi)壁光滑的
1
4
圓弧固定軌道,右端通過(guò)導(dǎo)線接有阻值為R的電阻,圓弧軌道處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的金屬棒,從與圓心等高的ab處由靜止開始下滑,到達(dá)底端cd時(shí),對(duì)軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻,空氣阻力忽略不計(jì),重力加速度為g.求:
(1)金屬棒到達(dá)底端時(shí),電阻R兩端的電壓U多大;
(2)金屬棒從ab處由靜止開始下滑,到達(dá)底端cd的過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電量q;
(3)用外力將金屬棒以恒定的速率v從軌道的低端cd拉回與圓心等高的ab處的過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的熱量Q.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

參考題兩根相距d=0.20m的平行光滑金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌與水平方向成30°角固定,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.20T,方向垂直兩導(dǎo)軌組成的平面,兩根金屬棒ab.cd互相平行且始終與導(dǎo)軌垂直地放在導(dǎo)軌上,它們的質(zhì)量分別為m1=0.1kg,m2=0.02kg,兩棒電阻均為0.20Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì),如圖所示.
(1)當(dāng)ab棒在平行于導(dǎo)軌平面斜向上的外力作用下,以v1=1.5m/s速度沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng),求金屬棒cd運(yùn)動(dòng)的最大速度;
(2)若要cd棒靜止,求使ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)外力的功率.(g=10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖所示,兩根光滑平行的金屬導(dǎo)軌,放在傾角為θ的斜面上,導(dǎo)軌的左端接有電阻R,導(dǎo)軌自身電阻不計(jì),斜面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,方向垂直斜面向上,一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒,在沿斜面并與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑,并上升了h高度在上滑過(guò)程中( 。
A.金屬棒所受合外力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的熱量之和
B.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量
C.金屬棒受到的合外力所做的功為零
D.恒力F與安培力的合力所做的功為mgh

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,通電導(dǎo)線棒的質(zhì)量為m=20g,通以1.2A的電流,放在水平放置的導(dǎo)軌PQ和MN上,兩導(dǎo)軌平行,間距為0.25m,導(dǎo)線棒ab跟導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因素為0.2,整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求:磁感應(yīng)強(qiáng)度多大時(shí),ab棒恰能勻速運(yùn)動(dòng)?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,水平放置的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ的一端接有電阻R0,不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒ab靜置在導(dǎo)軌的左端MP處,并與MN垂直.以導(dǎo)軌PQ的左端為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立直角坐標(biāo)系xOy,Ox軸沿PQ方向.每根導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為r.垂直于導(dǎo)軌平面的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度在y軸方向不變,在x軸方向上的變化規(guī)律為:B=B0+kx,并且x≥0.現(xiàn)在導(dǎo)體棒中點(diǎn)施加一垂直于棒的水平拉力F,使導(dǎo)體棒由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a.設(shè)導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng).不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)其余部分的電阻.
(1)請(qǐng)通過(guò)分析推導(dǎo)出水平拉力F的大小隨橫坐標(biāo)x變化的關(guān)系式;
(2)如果已知導(dǎo)體棒從x=0運(yùn)動(dòng)到x=x0的過(guò)程中,力F做的功為W,求此過(guò)程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,a=4m/s2,求導(dǎo)體棒從x=0運(yùn)動(dòng)到x=1m的過(guò)程中,通過(guò)電阻R0的電荷量q.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,導(dǎo)軌是水平的,其間距l(xiāng)1=0.5m,ab桿與導(dǎo)軌左端的距離l2=0.8m,由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路電阻為0.2Ω,方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,滑輪下掛一重物質(zhì)量0.04kg,ah桿與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì),現(xiàn)使磁場(chǎng)以
△B
△t
=0.2T/s的變化率均勻地增大,問(wèn):當(dāng)t為多少時(shí),M剛離開地面?(g取10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

有一種信號(hào)發(fā)生器的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的圖形,豎直面內(nèi)有半徑為R且相切與O點(diǎn)的兩圓形區(qū)域,其內(nèi)存在水平恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),長(zhǎng)為2R的導(dǎo)體桿OA,以角速度ω繞過(guò)O點(diǎn)的固定軸,在豎直平面內(nèi)順時(shí)針豎直旋轉(zhuǎn),t=0時(shí),OA恰好位于兩圓的公切線上,下列描述導(dǎo)體桿兩端電勢(shì)能差UAO隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖,導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì),因而在電路中有電流通過(guò),下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
B.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān)
C.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)
D.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的

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同步練習(xí)冊(cè)答案