如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MNPQ與水平面間的傾角=30°,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻。開(kāi)始時(shí),導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面向下,F(xiàn)拆除對(duì)金屬桿ab的約束,同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求:(1)在t=2.0s時(shí)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向;(2)金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移;(3)2s末拉力F的瞬時(shí)功率。

(1)電流的方向由a指向b

(2)2m

(3)1.35W


解析:

(1)由圖象可知,當(dāng),此時(shí)電路中的電流(即通過(guò)金屬桿的電流)

                             2分

用右手定則判斷出,此時(shí)電流的方向由a指向b                 1分

(2)由圖象知U=kt=0.1t                            1分

金屬桿切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=BLv          1分

由電路分析:                         1分

聯(lián)立以上兩式得:               1分  

由于R、r、BL均為常數(shù),所以vt成正比,即金屬桿沿斜面向上方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)                             2分

勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為       2分

則金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移:

                               2分

(3)在第2s末,                             1分

桿受安培力                   2分

由牛頓第二定律,對(duì)桿有              2分

解得:拉力F=0.675N故2s末拉力F的瞬時(shí)功率

P=Fv=1.35W  1分

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.40Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大。
(2)求第2s末外力F的瞬時(shí)功率;
(3)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2s所做的功W=0.35J,求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.4Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)求第2s末外力F的大小;
(3)如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J,求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.40Ω.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
(1)試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并計(jì)算加速度的大小;
(2)求第2s末外力F的瞬時(shí)功率;
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻.開(kāi)始時(shí),導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面向下.現(xiàn)拆除對(duì)金屬桿ab的約束,同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab,使之由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng).電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦,獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示.
精英家教網(wǎng)
求:
(1)在t=2.0s時(shí)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)金屬桿在2.0s內(nèi)通過(guò)的位移;
(3)2s末拉力F的瞬時(shí)功率.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.2m,電阻R=0.4Ω,導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg,電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向豎直向下.現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.
精英家教網(wǎng)
求:(1)運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系式;
(2)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度;
(3)第5秒末外力F的功率.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案