如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一豎直面上，兩導軌間距d＝1m，電燈L的電阻R＝4Ω，導軌上放一質(zhì)量m＝1kg 、電阻r＝1Ω的金屬桿，長度與金屬導軌等寬，與導軌接觸良好，導軌的電阻不計，整個裝置處于磁感應強度B＝0.5T的勻強磁場中，磁場的方向垂直導軌平面向里．現(xiàn)用一拉力F沿豎直方向拉桿，使金屬桿由靜止開始向上運動，經(jīng)3s上升了4m后開始做勻速運動。圖乙所示為流過電燈L的電流平方隨時間變化的I2-t圖線，取g=10m/s2．求：

（1）3s末金屬桿的動能；

（2）3s末安培力的功率；

（3）4s內(nèi)拉力F做的功。

 

圖乙
 
 


解：(1)設3s末金屬桿的速度為v，

由圖象知，t=3s時回路中的電流                          

由和得，金屬桿的速度  (2分)

金屬桿的動能                 (2分)

(2)安培力的功率就等于回路的發(fā)熱功率，

所以3s末安培力的功率            (4分)

 (3)由圖象知，4s內(nèi)回路中產(chǎn)生的熱量  (2分)

金屬桿上升的總高度為                          (2分)

對整個系統(tǒng)由能量守恒知外力F在4s內(nèi)做的總功為

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相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.30m．導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運動，并計算加速度的大��；
（2）求第2s末外力F的瞬時功率；
（3）如果水平外力從靜止開始拉動桿2s所做的功W=0.35J，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.3m．導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運動做勻加速直線運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示．
（1）求金屬桿的瞬時速度隨時間變化的表達式；
（2）求第2s末外力F的大��；
（3）如果水平外力從靜止起拉動桿2s所做的功為1.2J，求整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.30m．導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運動，并計算加速度的大�。�
（2）求第2s末外力F的瞬時功率；
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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°，兩導軌間距L=0.3m．導軌電阻忽略不計，其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻．開始時，導軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌面向下．現(xiàn)拆除對金屬桿ab的約束，同時用一平行金屬導軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab，使之由靜止開始向上運動．電壓采集器可將其兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得的電壓U隨時間t變化的關系如圖乙所示．
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求：
（1）在t=2.0s時通過金屬桿的感應電流的大小和方向；
（2）金屬桿在2.0s內(nèi)通過的位移；
（3）2s末拉力F的瞬時功率．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導軌的電阻不計，整個裝置處于磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表示數(shù)U隨時間t的變化關系如圖乙所示．
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求：（1）運動速度隨時間t的變化關系式；
（2）金屬桿運動的加速度；
（3）第5秒末外力F的功率．

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