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(jì),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(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動,而金屬棒cd恰好能夠保持靜止.取g=10m/s2,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。
(3)若金屬棒cd的發(fā)熱功率為0.1W,金屬棒ab的速度.
(1)金屬棒cd受到的安培力:Fcd=BIL,
金屬棒cd靜止處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:Fcd=mgsin30°,
即:BIL=mgsin30°,電流為I=
mgsin37°
BL
=
0.02×10×0.5
0.2×0.5
=1A;
由右手定則可知,通過ab棒的電流由a流向b,則金屬棒cd中的電流方向由d至c;
(2)金屬棒ab與cd受到的安培力大小相等:Fab=Fcd=BIL=0.2×1×0.5=0.1N
金屬棒ab做勻速直線運(yùn)動,處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:
F=mgsin30°+Fab=0.02×10×0.5+0.1=0.2N;
(3)金屬棒發(fā)熱功率:P=I2R,
金屬棒電阻:R=
P
I2
=
0.1W
(1A)2
=0.1Ω,
金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的 感應(yīng)電動勢:E=BLv,
由閉合電路歐姆定律得:I=
E
2R
=
BLv
2R
,
金屬棒的速度:v=
2IR
BL
=
2×1A×0.1Ω
0.2T×0.5m
=2m/s;
答:(1)通過金屬棒cd的電流大小為1A,方向:由d流向c;
(2)金屬棒ab受到的力F大小為0.2N;
(3)金屬棒ab的速度為2m/s.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,光滑的“Π”形金屬導(dǎo)體框豎直放置,質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好,磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場方向相反,但均垂直于框架平面,分別處在abcd和cdef區(qū)域.現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN,金屬棒進(jìn)入磁場區(qū)域abcd后恰好做勻速運(yùn)動.下列說法正確的有( 。
A.若B2=B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后將加速下滑
B.若B2=B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后仍將保持勻速下滑
C.若B2<B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后可能先加速后勻速下滑
D.若B2>B1,則金屬棒進(jìn)入cdef區(qū)域后可能先減速后勻速下滑

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,兩根等高光滑的
1
4
圓弧軌道,半徑為r、間距為L,軌道電阻不計(jì).在軌道頂端連有一阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在一豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑,到達(dá)軌道底端cd時(shí)受到軌道的支持力為2mg.整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌電接觸良好,求:
(1)棒到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小和通過電阻R的電流.
(2)棒從ab下滑到cd過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱和通過R的電荷量.
(3)若棒在拉力作用下,從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運(yùn)動,則在到達(dá)ab的過程中拉力做的功為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在水平面內(nèi)固定一光滑“U”型導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1m,整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感強(qiáng)度B=0.5T.一導(dǎo)體棒以v0=2m/s的速度向右切割勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)體棒在回路中的電阻r=0.3Ω,定值電阻R=0.2Ω,其余電阻忽略不計(jì).求:
(1)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢;
(2)R上消耗的電功率;
(3)若在導(dǎo)體棒上施加一外力F,使導(dǎo)體棒保持勻速直線運(yùn)動,求力F的大小和方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

金屬滑桿ab連著一彈簧,水平地放置在兩根互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef上,如圖所示,垂直cd與ef有勻強(qiáng)磁場,磁場方向如圖所示,合上開關(guān)S,彈簧伸長2cm,測得電路中電流為5A,已知彈簧的勁度系數(shù)為20N/m,ab的長為L=0.1m.求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

矩形閉合線框原來處在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與導(dǎo)線框平面垂直,如圖所示,現(xiàn)將導(dǎo)線框向右勻速拉出磁場區(qū)域,在此過程中,正確的說法是( 。
A.線框電阻越大,外力做功越多
B.線框速度越大,外力做功越多
C.線框速度越大,外力做功功率越大
D.線框速度越大,通過線框某一截面的電量越多

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

金屬桿ABC處于磁感強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里(如圖所示).已知AB=BC=20cm,當(dāng)金屬桿在圖中標(biāo)明的速度方向運(yùn)動時(shí),測得A、C兩點(diǎn)間的電勢差是3.0V,則可知移動速度v=______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,M1N1與M2N2是位于同一水平面內(nèi)的兩條平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直,ab與ef為兩根金屬桿,與導(dǎo)軌垂直且可在導(dǎo)軌上滑動,金屬桿ab上有一伏特表,除伏特表外,其他部分電阻可以不計(jì),則下列說法正確的是(  )
A.若ab固定ef以速度v滑動時(shí),伏特表讀數(shù)為BLv
B.若ab固定ef以速度v滑動時(shí),ef兩點(diǎn)間電壓為零
C.當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動時(shí),伏特表讀數(shù)為零
D.當(dāng)兩桿以相同的速度v同向滑動時(shí),伏特表讀數(shù)為2BLv

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,水平面中的平行導(dǎo)軌P、Q相距L,它們的右端與電容為C的電容器的兩極板分別相連,直導(dǎo)線ab放在P、Q上與導(dǎo)軌垂直相交并且沿導(dǎo)軌滑動,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場豎直向下穿過導(dǎo)軌面.閉合開關(guān)S,若發(fā)現(xiàn)與導(dǎo)軌P相連的電容器極板上帶負(fù)電荷,則ab向______沿導(dǎo)軌滑動(填“左”、“右”);如電容器的帶電荷量為q,則ab滑動的速度v=______.

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