如圖16-4-18所示,兩水平放置的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L,電阻不計,軌道間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,靜止在導(dǎo)軌上的兩金屬桿ab、cd的質(zhì)量分別為m 1、m 2,電阻分別為R1R2.現(xiàn)使ab桿以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,求cd桿上能產(chǎn)生多少焦耳熱?

圖16-4-18

解析:將abcd作為系統(tǒng),它們所受的安培力為內(nèi)力,系統(tǒng)所受的合外力為零,總動量守恒.在剛開始的一段時間內(nèi),回路中存在俯視順時針方向的感應(yīng)電流,ab在安培力作用下向右做加速度值逐漸減小的減速運(yùn)動,cd在安培力作用下向右做加速度值逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)它們的速度相等時,回路中的磁通量不再變化,不存在感應(yīng)電流,它們以共同速度向右滑動.設(shè)共同速度為v,由動量守恒定律得:?

m1v0=(m1+m2v,解得

由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知,系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱:

因?yàn)?I >ab桿和cd是串聯(lián)接在回路中的,所以cd桿上產(chǎn)生的焦耳熱為,

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練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

為了測量列車的速度和加速度大小,可采用如圖16-2-17做的裝置,它是由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量記錄儀組成(記錄測量儀未畫出).當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時,線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來,就能求出列車在各位置的速度和加速度.

16-2-17

假設(shè)磁體端部磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.04 T,且全部集中在端面范圍內(nèi),與端面相垂直,磁體的寬度與線圈寬度相同,且都很小,線圈匝數(shù)n=5,長L=0.2 m,電阻R=0.4 Ω(包括引出線的電阻),測試記錄下來的電流—位移圖,如圖16-2-18 所示.

16-2-18

(1)試計算在離原點(diǎn)30 m130 m處列車的速度v1和v2的大小.

(2)假設(shè)列車做的是勻加速直線運(yùn)動,求列車加速度的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖16-4-17所示,在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場的方向垂直于xy平面(紙面)向里.具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy平面內(nèi),線框的ab邊與y軸重合.令線框從t=0的時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動,則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時針方向的電流為正)隨時間t的變化圖線I-t圖可能是圖16-4-18中的(    )

16-4-17

16-4-18

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖16-4-17所示,水平放置的光滑導(dǎo)電軌道,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T、方向向上的勻強(qiáng)磁場中,軌道上放一根金屬桿,長度恰好等于軌道之間的距離L=0.2m,質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.02 Ω?跨接在軌道間的電阻R=1.18 Ω,軌道電阻忽略不計,取g=10 m/S2.

圖16-4-17

(1)要使金屬桿獲得60 m/S的穩(wěn)定速度,應(yīng)對它施加多大的水平力F?

(2)在金屬桿獲得60m/S的穩(wěn)定速度后,若撤去水平力F,那么此刻以后電阻R上還能放出多少熱量?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖16-4-17所示,在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場的方向垂直于xy平面(紙面)向里.具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy平面內(nèi),線框的ab邊與y軸重合.令線框從t=0的時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動,則線框中的感應(yīng)電流I(取逆時針方向的電流為正)隨時間t的變化圖線I-t圖可能是圖16-4-18中的(    )

圖16-4-17

圖16-4-18

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