如图15所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为θ= 370 ,导轨间距为 lm ,电阻不计,导轨足够长。两根金属棒 ab 和 a’b’的质量都是0.2kg,电阻都
题型:不详难度:来源:
如图15所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为θ= 370 ,导轨间距为 lm ,电阻不计,导轨足够长。两根金属棒 ab 和 a’b’的质量都是0.2kg,电阻都是 1Ω ,与导轨垂直放置且接触良好,金属棒a’b’和导轨之间的动摩擦因数为0.5 ,金属棒ab和导轨无摩擦,导轨平面PMKO处存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场,导轨平面PMNQ处存在着沿轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度 B 的大小相同.让a’ b’固定不动,将金属棒ab 由静止释放,当 ab 下滑速度达到稳定时,整个回路下滑速度达到稳定时,整个回路消耗的电功率为 18W 。求 :
( 1 ) ab 达到的最大速度多大? ( 2) ab 下落了 30m 高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量 Q 多大? ( 3) 在ab下滑过程中某时刻将 a " b’固定解除,为确保a " b’始终保持静止,则a " b’固定解除时ab棒的速度有何要求? ( g ="10m" / s2 , sin370 ="0.6" ,cos370 ="0.8" ) |
答案
(1) v="15m/s(" 2) Q="37.5J(3)" 10m/s≤v≤15m/s |
解析
(1)达到稳定时由能量守恒:p电=mgvsin370(2分) 解得:v=15m/s(1分) (2)由能量守恒关系得 mgh = + Q (2分) 代入数据得 Q=37.5J 。(1分) (3)由电功率定义可知:P=I2·2R (1分) 解得:I=3A 又E=BLV(1分) 达到稳定时,对ab棒由平衡条件:mgsin370=BIL(1分) 解得: B=0.4T 对a’b’棒:垂直轨道方向:FN=mgcos370+BIL(1分) 由滑动摩擦定律:Ff=μFN 由平衡条件:Ff≥mgsin370(1分) 代入已知条件,解得:v≥10m/s(1分) 则a " b’固定解除时ab棒的速度: 10m/s≤v≤15m/s (说明:其它解法只要正确均给分) |
举一反三
如图所示,匀强磁场中放置有固定的abc金属框架,导体棒ef在框架上匀速向右平移,框架和棒所用材料、横截面积均相同,摩擦阻力忽略不计.那么在ef,棒脱离框架前,保持一定数值的物理量是( ).
A.电路中的感应电流 | B.电路中的磁通量 | C.ef棒所受的拉力 | D.电路中的磁通量变化率 |
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竖直放置的光滑导轨,其电阻不计,上半段宽度为0.2m,下半段宽0.1m。整个空间充满匀强磁场,方向垂直纸面向里,大小B=0.5T,现有两根导体杆AB和CD,AB处于下半段导轨上,CD处于上半段导轨上,AB杆长0.1m,重0.1N,电阻0.1Ω,CD杆长0.2m,重0.2N,电阻0.2Ω,现用力F拉动CD杆使其匀速向上运动,此时AB杆恰好静止不动,则以下说法正确的有:( )
A.CD杆受到的拉力F大小为0.3N | B.CD杆匀速向上运动的速度大小为6m/s | C.在2s内,整个回路内产生的热量是2.4J | D.在2s内,力F所做功为2.4J |
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如图所示,由均匀导线制成的,半径为R的圆环,以v的速度匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场.当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差为( )
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一根导体棒ab放在水平方向的匀强磁场中,导体棒自由落下时,始终保持水平方向且跟磁场方向垂直,如图所示,比较导体棒ab两端的电势的高低,有( )
A.a端与b端的电势相同 | B.a、b间的电势差保持不变,a端较高 | C.a、b间的电势差越来越大,a端较高 | D.a、b间的电势差越来越大,b端较高 |
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关于决定感应电流方向的因素,以下说法中正确的是( )A.回路所包围的引起感应电流的磁场的方向 | B.回路外磁场的方向 | C.回路所包围的磁通量的大小 | D.回路所包围的磁通量的变化情况 |
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