如圖6所示,兩足夠長(zhǎng)的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上.長(zhǎng)為d的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為r=R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個(gè)燈泡,燈泡的電阻RL=R,重力加速度為g.現(xiàn)閉合開關(guān)S,給金屬棒施加一個(gè)方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為F=mg的恒力,使金屬棒由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬棒達(dá)到最大速度時(shí),燈泡恰能達(dá)到它的額定功率.下列說法正確的是(  )
A.燈泡的額定功率PL=
m2g2R
2B2d2
B.金屬棒能達(dá)到的最大速度vm=
mgR
B2d2
C.金屬棒達(dá)到最大速度的一半時(shí)的加速度a=
1
4
g
D.若金屬棒上滑距離為L(zhǎng)時(shí)速度恰達(dá)到最大,金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中,金屬棒上產(chǎn)生的電熱Qr=mgL-
m3g2R2
2B4d4


A、當(dāng)金屬棒達(dá)到最大速度時(shí),做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得:F=BId+mgsin30°,又F=mg,解得I=
mg
2Bd

則燈泡的額定功率PL=I2R=(
mg
2Bd
2R=
m2g2R
4B2d2
,故A錯(cuò)誤.
B、由I=
E
2R
=
Bdvm
2R
,又I=
mg
2Bd
,可得:vm=
mgR
B2d2
,故B正確.
C、金屬棒達(dá)到最大速度的一半時(shí)受到的安培力大小 FA=
B2d2?
1
2
vm
2R
=
B2d2
4R
?
mgR
B2d2
=
1
4
mg,根據(jù)牛頓第二定律得:F-mgsin30°-FA=ma,解得:a=
1
4
g,故C正確.
D、金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中,金屬棒上產(chǎn)生的電熱Qr=
1
2
(F?4L-mg?4Lsin30°-
1
2
m
v2m
)=
m3g2R2
4B2d4
,故D錯(cuò)誤.
故選:BC.
練習(xí)冊(cè)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

如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面成θ=30°角放置,一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.00T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌上端M與P間連接阻值為R=0.30Ω的電阻,長(zhǎng)L=0.40m、電阻r=0.10Ω的金屬棒ab與MP等寬緊貼在導(dǎo)軌上,現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示,導(dǎo)軌電阻不計(jì),g=10m/s2
時(shí)間t(s)00.100.200.300.400.500.600.70
下滑距離x(m)00.020.080.170.270.370.470.57
求:(1)在0.4s時(shí)間內(nèi),通過金屬棒ab截面的電荷量
(2)金屬棒的質(zhì)量
(3)在0.7s時(shí)間內(nèi),整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,相距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌ab、cd固定在水平桌面上,上面放有兩根垂直于導(dǎo)軌的金屬棒MN和PQ,金屬棒質(zhì)量均為m,電阻值均為R,其中MN被左邊系于棒中點(diǎn)的細(xì)繩束縛住,PQ的中點(diǎn)與一繞過定滑輪的細(xì)繩相連,繩的另一端系一質(zhì)量為m的物塊,繩處于拉直狀態(tài),整個(gè)裝置放于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,若導(dǎo)軌的電阻、滑輪的質(zhì)量及一切摩擦均忽略不計(jì),當(dāng)物塊由靜止釋放后,求:(重力加速度為g,金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng))
(1)細(xì)繩對(duì)金屬棒MN的最大拉力;
(2)金屬棒PQ能達(dá)到的最大速度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,導(dǎo)體框內(nèi)有一垂直于框架平而的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.12T,框架中的電阻R1=3Ω,R2=2Ω,其余部分電阻均不計(jì).導(dǎo)體棒AB在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為0.5m,當(dāng)AB棒以10m/s速度沿著導(dǎo)體框勻速移動(dòng)時(shí),所需外力F=______N,產(chǎn)生功率P=______W,通過R2上的電流I2=______A.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,質(zhì)量為m,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框,在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方h高處由靜止自由下落,線框的總電阻為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度為2L.線框下落過程中,ab邊始終與磁場(chǎng)邊界平行且處于水平方向.已知ab邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng).求:
(1)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的速度;?
(2)線框穿過磁場(chǎng)的過程中,產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,豎直平面內(nèi)有一相距l(xiāng)的兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,質(zhì)量為m的均勻金屬導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地上下滑動(dòng),且導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌接觸良好,ab電阻為R,其它電阻不計(jì).導(dǎo)體棒ab由靜止開始下落,過一段時(shí)間后閉合電鍵S,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab仍作變速運(yùn)動(dòng),則在閉合電鍵S以后,下列說法是正確的是( 。
A.導(dǎo)體棒ab變速運(yùn)動(dòng)過程中加速度一定減小
B.導(dǎo)體棒ab變速運(yùn)動(dòng)過程中加速度一定增大
C.導(dǎo)體棒ab最后作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度大小為v=
mgR
B2l2
D.若將導(dǎo)軌間的距離減為原來的
1
2
則導(dǎo)體棒ab最后作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度大小為v=
4mgR
B2l2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,用恒力F作用在電阻為0.5Ω的金屬桿ab上,桿以速度v=5m/s勻速向右平移,R=1.5Ω,導(dǎo)軌間距L=0.2m且光滑并電阻不計(jì),求
(1)此時(shí)ab中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于多少伏?
(2)通過ab桿的電流大小和方向?
(3)恒力F的大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖各情況中,電阻R=0.lΩ,運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度都為l=0.05m,作勻速運(yùn)動(dòng)的速度都為v=10m/s.除電阻R外,其余各部分電阻均不計(jì).勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.3T.試計(jì)算各情況中通過每個(gè)電阻R的電流大小和方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,小燈泡的規(guī)格為“4V 4W”,接在兩光滑水平導(dǎo)軌的左端,導(dǎo)軌間距L=0.5m,電阻不計(jì).金屬棒ab垂直擱置在導(dǎo)軌上,電阻r為1Ω,整個(gè)裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T.為使小燈泡正常發(fā)光,求:
(1)金屬棒ab勻速滑行的速率;
(2)拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率.

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