如圖所示,無限長金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角為θ=53°的光滑絕緣斜面上,軌道間距L=1 m,底部接入一阻值為R=0.4 Ω的定值電阻,上端開口.垂直斜面向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T.一質(zhì)量為m=0.5 kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.1 Ω,電路中其余電阻不計.現(xiàn)用一質(zhì)量為M=2.86 kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放M,不計空氣阻力,當(dāng)M下落高度h=2.0 m時,ab開始勻速運動(運動中ab始終垂直導(dǎo)軌,并接觸良好).

(1)求ab棒沿斜面向上運動的最大速度.

(2)ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱和流過電阻R的總電荷量是多少?

(1)vm=3 m/s  (2)QR=26.3 J  q=8.0 C


解析:

(1)如圖所示,在ab棒做加速運動時,由于v的增加,安培力F變大,ab棒在做加速度逐漸減小的加速運動,當(dāng)a=0時,

ab棒速度最大,為vm,則

T=Mg=mgsinθ+F+μmgcosθ

F=BIL=B2L2vm/(R+r)

vm=3 m/s.

(2)由系統(tǒng)的總能量守恒可知,系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能、焦耳熱、摩擦而轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和：

Mgh-mghsinθ=μmghcosθ++Q

Q=32.88 J,QR=Q=26.3 J.

又因為流過電路的電荷量

q=It  q=Et/(R+r)

E=ΔΦ/t

q==BLh/(R+r)

q=8.0 C

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，導(dǎo)體棒長L=0.2m、電阻r=0.1Ω，放在位于水平面內(nèi)間距也為L光滑無限長的平行金屬導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌左端接一負(fù)載電阻R=0.4Ω和一個C=2×10-10F的電容器．一勻強磁場B=0.5T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上．開始時開關(guān)S斷開，導(dǎo)體棒在一個平行于導(dǎo)軌的恒定外力F=0.10N作用下勻速向右運動，導(dǎo)軌電阻忽略．
（1）求棒勻速運動時的速度；
（2）若開關(guān)S閉合，達到穩(wěn)定后，求電容器的帶電量，指出A板帶何種電荷．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，在水平無限大勻強磁場中，垂直于磁場豎直放置一個無限長的金屬框架，質(zhì)量為m的金屬棒ab，用絕緣輕質(zhì)細(xì)繩連接一個質(zhì)量也為m的重物．現(xiàn)讓金屬棒從靜止開始釋放，最終達到平衡狀態(tài)時的速度為v，此時電阻R消耗的電功率為P，金屬棒中的電流為I．金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R外，其他部分的電阻忽略不計．如果將懸掛重物的繩子突然剪斷，關(guān)于此后運動過程，下列說法中正確的是（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示,無限長金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角為θ=53°的光滑絕緣斜面上,軌道間距L=1 m,底部接入一阻值為R=0.4 Ω的定值電阻,上端開口.垂直斜面向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T.一質(zhì)量為m=0.5 kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.1 Ω,電路中其余電阻不計.現(xiàn)用一質(zhì)量為M=2.86 kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放M,不計空氣阻力,當(dāng)M下落高度h=2.0 m時,ab開始勻速運動(運動中ab始終垂直導(dǎo)軌,并接觸良好).

(1)求ab棒沿斜面向上運動的最大速度.

(2)ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱和流過電阻R的總電荷量是多少?

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如圖所示,無限長金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角為θ=53°的光滑絕緣斜面上,軌道間距L=1 m,底部接入一阻值為R=0.4 Ω的定值電阻,上端開口.垂直斜面向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T.一質(zhì)量為m=0.5 kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.1 Ω,電路中其余電阻不計.現(xiàn)用一質(zhì)量為M=2.86 kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放M,不計空氣阻力,當(dāng)M下落高度h=2.0 m時,ab開始勻速運動(運動中ab始終垂直導(dǎo)軌,并接觸良好).

(1)求ab棒沿斜面向上運動的最大速度.

(2)ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱和流過電阻R的總電荷量是多少?

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