如圖導(dǎo)軌豎直放置，電源電動勢，內(nèi)阻，豎直導(dǎo)軌電阻可忽略，金屬棒的質(zhì)量，電阻，它與導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)，有效長度為，靠在導(dǎo)軌外面。為使金屬棒靜止，現(xiàn)施加一與豎直軌道夾角為的斜向里的磁場，保證靜止。問（1）磁場是斜向上還是斜向下？（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度的范圍是多少？認(rèn)為其所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。()

 

（1）磁場斜向下。

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的范圍是


解析:

本題的受力分析采用側(cè)視圖原理，可以選擇左側(cè)視圖分析受力。如圖c所示，電流在斜向上的磁場中受到的安培力與重力的合力必然會使物體產(chǎn)生加速度，而無法處于靜止?fàn)顟B(tài)。所以磁場斜向下。

如圖a所示的受力分析，若，金屬棒有沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動趨勢，靜摩擦力沿導(dǎo)軌向上，，則有如下狀態(tài)方程：

　

　　　　　

當(dāng)  　  (2、4式中的為金屬棒所受兩根導(dǎo)軌總的彈力)

有磁感應(yīng)強(qiáng)度最小：

如圖如圖b所示，若，金屬棒有沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動趨勢，靜摩擦力沿導(dǎo)軌向下，，則有如下狀態(tài)方程：

 

 　

　　　　　　

當(dāng) 　  (式中的為金屬棒所受兩根導(dǎo)軌施加給它的總彈力)

有磁感應(yīng)強(qiáng)度最大：

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場上邊邊界相距d0．現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：
（1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度
（2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場上邊邊界相距d0．現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：
（1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度；
（2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）若設(shè)ab棒由靜止開始釋放處為下落起點(diǎn)，畫出棒在下落高度d+d0過程中速度隨下落高度h變化所對應(yīng)的各種可能的圖線．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（08年南京市一模）（12分）如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場上邊邊界相距d0．現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：

（1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度；

（2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；

（3）試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（08年珠海市模擬)（18分）如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場上邊邊界相距d0．現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：

  （1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度；

  （2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；

  （3）試分析討論ab棒進(jìn)入磁場后可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況．

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年高考物理復(fù)習(xí)試卷（解析版） 題型：解答題

如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m，電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場上邊邊界相距d．現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）．求：
（1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度
（2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱．

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