精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
如圖所示,AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導軌,兩導軌間的距離為L,導軌平面與水平面間的夾角為θ,在整個導軌平面內都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場,磁感應強度為B1,在導軌的AC端連接一個阻值為R的電阻,一根質量為m垂直于導軌放置的金屬棒ab,從靜止開始沿導軌下滑,已知金屬棒ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ,導軌和金屬棒的電阻不計。求
(1)此過程中金屬棒ab的最大速度?
(2)若金屬棒ab下滑到速度最大時,通過的位移為x0,此過程中通過電阻R的電荷量為多少?安培力對金屬棒ab所做的功是多大?
解:(1)金屬棒ab下滑時因切割磁感線,產生感應電動勢,根據(jù)法拉第電磁感應定律可得:E=B1Lv
閉合電路中將產生感應電流,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:I=E/R
金屬棒ab所受的安培力F方向如圖所示,其大小為:F=B1IL

由以上三式可得F=B12L2v/R
以金屬棒ab為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ-B12L2v/R=ma
金屬棒ab做加速度減小的加速運動,當a=0時速度達到最大值vm
即mgsinθ-μmgcosθ-B12L2vm/R=0
可解得vm=mgR(sinθ-μcosθ)/B12L2
(2)由法拉第電磁感應定律得,平均感應電動勢E=,平均電流I=,通過電阻R的電荷量q=I·Δt=·Δt==B1Lx0/R
金屬棒ab下滑過程中重力勢能減少Ep=mgx0sinθ,動能增加Ekmvm2,摩擦產生的熱量Q′=μmgx0cos θ,由能量守恒定律可知
電阻R產生的電熱Q=Ep-Ek-Q′,根據(jù)功能關系,在金屬棒ab下滑過程中克服安培力所做的功等于電路中產生的電能,即安培力所做功的大小
W=mgx0sinθ-μmgx0cosθ-mvm2
W=mgx0sinθ-μmgx0cosθ-m3g2R2(sinθ-μcosθ)2/2B14L4
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,AB和CD是足夠長的平行光滑導軌,其間距為L,導軌平面與水平面的夾角為θ.整個裝置處在磁感應強度為B,方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中,.AC端連有電阻值為R的電阻.若將一質量為M、電阻為r的金屬棒EF垂直于導軌在距BD端s處由靜止釋放,在棒EF滑至底端前會有加速和勻速兩個運動階段.今用大小為F,方向沿斜面向上的恒力把棒EF從BD位置由靜止推至距BD端s處,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.(導軌的電阻不計)
(1)求棒EF下滑過程中的最大速度;
(2)求恒力F剛推棒EF時棒的加速度;
(3)棒EF自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中,電阻R上有多少電能轉化成了內能?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,ab、cd是豎直面內兩根固定的光滑細桿,ab、cd兩端位于相切的兩個豎直圓周上,每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出),兩個滑環(huán)分別從a、c處釋放(初速為0),用t1、t2依次表示滑環(huán)從a到b和從c到d所用的時間,則t1
等于
等于
t2.(填“大于、等于或小于”)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,AB和CD為半徑為R=1m的1/4圓弧形光滑軌道,BC為一段長2m的水平軌道.質量為2kg的物體從軌道A端由靜止釋放,若物體與水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)為0.1,試求:
(l)物體第1次沿CD弧形軌道可上升的最大高度.
(2)物體最終停下來的位置與B點的距離.
(3)如果物體的質量是4千克,則物體最終停下來的位置與B點的距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?自貢模擬)如圖所示,ab、cd為水平放置的足夠長的平行光滑導軌,導軌間距l(xiāng)為0.5m,導軌左端連接一個4Ω的電阻R,將一根質量為0.2kg的金屬棒ef垂直地放置導軌上,且與導軌接觸良好.金屬棒的電阻r大小為1Ω,導軌的電
阻不計.整個裝置放在磁感強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向下,現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力F使棒從靜止開始向右運動.當棒的速度達到v0=3m/s后保持拉力的功率恒為5W,從此時開始計時(即此時t=0),已知從計時開始直至金屬棒達到穩(wěn)定速度的過程中電流通過電阻R做的功為6.72J.試解答以下問題:
(1)金屬棒達到的穩(wěn)定速度V是多少?
(2)金屬棒從t=0開始直至達到穩(wěn)定速度所需的時間是多少?
(3)試估算金屬棒從t=0開始,直至達到穩(wěn)定速度的過程中通過電阻R的電荷量的最大值是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,ab、cd是固定在豎直平面內的足夠長的金屬框架,bc段接有一阻值為R的電阻,其余電阻不計,ef是一條不計電阻的金屬桿,桿兩端與ab和cd接觸良好且能無摩擦下滑(不計空氣阻力),下滑時ef始終處于水平位置,整個裝置處于方向垂直框面向里的勻強磁場中,ef從靜止下滑,經過一段時間后閉合開關S,則在閉合開關S后(  )
A、ef的加速度大小不可能大于gB、無論何時閉合開關S,ef最終勻速運動時速度都相同C、無論何時閉合開關S,ef最終勻速運動時電流的功率都相同D、ef勻速下滑時,減少的機械能大于電路消耗的電能

查看答案和解析>>

同步練習冊答案