如圖所示,兩根電阻不計的平行光滑金屬導軌PQ、MN與水平面的夾角均為θ,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,導軌下端接有圖示電路;已知:電阻R1=6Ω、R2=3Ω,電源電動勢E=6V,內阻不計.當電鍵S1閉合,S2斷開時,一根垂直于導軌PQ放置的電阻不計、質量均勻的金屬棒恰好能靜止,金屬棒質量為m,平行導軌間距為L.則 ( 。
分析:導體桿靜止在導軌上,受到重力、支持力和安培力三個力作用,根據(jù)平衡條件和閉合電路歐姆定律結合安培力大小為F=BIL,即可求得磁感應強度.
當改變通電導線的電流時,根據(jù)受力分析結合牛頓第二定律,即可求解.
解答:解:AB、導體桿靜止在導軌上,受到重力、支持力和安培力三個力作用,如圖側視圖所示.
由平衡條件得
   F=mgtanθ
又F=BIL,I=
E
R
=
6
6
A=1A
  由以上三式解得,B=
mgtanθ
IL
,故AB均錯誤;
CD、若再閉合電鍵S2,閉合電鍵瞬間,總電阻為這兩電阻的并聯(lián),即為R′=
6×3
6+3
Ω=2Ω
  I′=
E
R′
=
6
2
A=3A

金屬棒受力分析,則有BI′Lcosθ-mgsinθ=ma 
因BILcosθ=mgsinθ
又因I′=3I
所以金屬棒的加速度a=2gsinθ,故C正確,D錯誤;
故選:C
點評:本題是通電導體在磁場中平衡問題,分析受力情況,特別是安培力的情況是關鍵.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩根電阻不計的光滑平行金屬導軌傾角為θ,導軌下端接有電阻R,勻強磁場垂直于斜面向上.質量為m,電阻不計的金屬棒ab在沿斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑,上升高度h.在這過程中( 。

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(2013?寧德模擬)如圖所示,兩根電阻不計、相距L且足夠長的光滑導軌與水平面成θ角,導軌處在磁感應強度B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面斜向上,導軌下端連接阻值為R的電阻.現(xiàn)讓一質量為m、電阻也為R、與導軌接觸良好的水平金屬棒ab從靜止開始下滑,當ab棒中的電流大小為I時,此過程中ab棒上產(chǎn)生的熱量為Q.求此時:
(1)ab棒速度v的大;
(2)ab棒下滑的距離s.

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如圖所示,兩根電阻不計、相距L且足夠長的平行光滑導軌與水平面成 θ 角,導軌處在磁感應強度B的勻強磁場中,磁場方向垂直導軌平面斜向上,導軌下端連接阻值為R的電阻.現(xiàn)讓一質量為m,電阻也為R、與導軌接觸良好的水平金屬棒ab從靜止開始下滑,ab下滑距離s后開始勻速運動,重力加速度為g.求:
(1)ab棒勻速下滑時速度v的大;
(2)ab棒從靜止至開始勻速下滑的過程中,ab棒上產(chǎn)生的熱量.

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精英家教網(wǎng)如圖所示,兩根電阻不計的光滑金屬導軌ab、cd豎直放置,導軌間距為L,上端接有兩個定值電阻R1、R2,已知R1=R2=2r.將質量為m、電阻值為r的金屬棒從圖示位置由靜止釋放,下落過程中金屬棒保持水平且與導軌接觸良好.自由下落一段距離后金屬棒進入一個垂直于導軌平面的勻強磁場,磁場寬度為h.金屬棒出磁場前R1、R2的功率均已穩(wěn)定為P.則金屬棒離開磁場時的速度大小為
 
,整個過程中通過電阻R1的電量為
 
.(已知重力加速度為g)

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